kosmologische constante
Toen Einstein voor het eerst zijn ‘kosmologische constante’ invoerde, wou hij hiermee aantonen dat het heelal niet dynamisch, maar wel degelijk statisch was. Deze theorie werd echter al gauw verworpen door Lemaître en Hubble. Tegenwoordig wordt Einsteins kosmologische constante weer van onder het stof gehaald, maar deze keer voor het aantonen dat het heelal zal blijven uitzetten en tegen alle verwachtingen in steeds sneller. Hoe kan de kosmologische constante nu in de eerste plaats gebruikt worden voor het aantonen dat het heelal niet dynamisch is, en in het tweede geval gebruikt worden voor het aantonen dat het heelal met stijgende snelheid zal blijven uitzetten?
Antw.: De kosmologische constante (een soort anti-zwaartekracht) is een correctiefactor, die aanvankelijk door Albert Einstein aan de algemene relativiteitstheorie werd toegevoegd, maar later werd verworpen. Tegenwoordig is deze kosmologische constante in diverse heelalmodellen echter weer zeer actueel.
Iedereen heeft wel een van of de Oerknal of de Big Bang gehoord. Het
ontstaan van ons Heelal wordt met deze termen aangeduid. ’Hot’ [heet] slaat
op de enorme temperaturen die bereikt werden ten tijde van de Big Bang.
Kort gezegd is de Hot Big Bang de theorie die beschrijft hoe materie, straling,
tijd(!) en ruimte(!) zijn gevormd en welke verklaard waarom ons Heelal op
dit moment uitdijt ofwel groter wordt.
Deze theorie werd prima op een paar kleine oneffenheden na. Zo zouden
er magnetische monopolen moeten zijn, net zoals er elektrische monopolen
zijn. Maar wij hebben alleen maar magnetische dipolen (noord-zuid). Ook
heeft de Oerknal een straling ’achtergelaten’ die we van alle kanten kunnen
meten. Deze straling is van alle kanten precies hetzelfde maar er is geen
enkele reden waarom dat zou moeten zijn. Dit zijn maar twee ’kleine’ problemen
van de Hot Big Bang.
Er is nu een nieuwe theorie bedacht die deze problemen laat verdwijnen
als sneeuw voor de zon. Het is geen model dat het oude Big Bang model
vervangt, maar het is een uitbreiding op de Big Bang theorie. Deze theorie
beschrijft een periode genaamd inflatie.
Dit is een periode geweest waarin de uitdijing van het Heelal exponentieel
is gegaan. Inflatie vond plaats in de eerste seconde dat het heelal ontstond.
Het bijzondere aan deze periode is dat het Heelal versnelt uitdijde in plaats
van met constante snelheid.
Maar nu beschrijft deze theorie wel prima hoe alle problemen van de Big
Bang opgelost kunnen worden, er moet nu wel een verklaring gevonden worden
hoe inflatie heeft kunnen gebeuren.
Hiervoor wordt Einstein er bijgehaald (hij blijft natuurlijk de grootste natuurkundige
ooit). Einstein volgde het toen gangbare idee dat het heelal statisch was.
Hij voerde toen een term in: De kosmologische constante.
Deze nam hij mee in zijn vergelijkingen (deze vergelijkingen beschrijven het Heelal en alles wat er in zit) die er voor zorgde dat er een statisch heelal beschreven werd.
Toen er onomstotelijk werd aangetoond dat het Heelal echt uitdijde, noemde Einstein die extra term ’zijn grootste fout’.
Wat blijkt nu? Die term die Einstein’s grootste fout ooit is kan nu verklaard
worden als een kracht die ons Heelal laat uitdijen.
Het blijkt dat onze bekende materie maar » 4% van de energie die in het
Heelal te vinden is uitmaakt. De iets bekendere donkere materie, materie die
we nog niet direct detecteren, maar wel indirect kunnen meten, maakt zo’n
» 21% uit van de totale energiehoeveelheid. Maar het overgrote deel (de rest
dus) bestaat uit iets wat we niet kennen, dit is de energie is die het vacuüm
heeft, het zogenaamde vacuümenergie.
Voor wat hoort wat, ook in de kosmologie. Als inflatie echt gebeurd is, dan
moet er wel een ”brandstof” zijn geweest die dit mogelijk maakte. Bij deze
”brandstof” denkt men aan die vacuümenergie welke voor inflatie veel groter
zou moeten zijn geweest dan dat die nu is. Door af te nemen, zou er energie
vrij moeten komen die in de uitdijing van het Heelal gaat zitten.
De nieuwste metingen geven inderdaad aan dat ons huidige Heelal ook versneld uitdijt. Weliswaar niet exponentieel maar wel versneld. En dat terwijl berekening aangeven dat de uitdijing juist af zou moeten remmen! Het blijkt maat weer
dat kosmologie een fascinerend vakgebied is waar nog veel te ontdekken valt.
Meer informatie vind je in de zoekoptie (bijvoorbeeld donkere energie enz. enz.)
Dank aan Koen Peters
