”Planck” ska avslöja hur allt började

Europeiska rymdstyrelsen ska sända upp satelliten ”Planck” inom de närmaste dagarna. Plancks uppgift är att hitta stöd för teorin om inflationen. Och då handlar det inte om nationalekonomernas term för när pengar förlorar i värde. Utan om hur själva universum bildades. Om teorin om inflationen är korrekt blåstes allting en gång upp med en vansinnig hastighet, från nästan ingenting.

– Jag skulle tippa på femtio procents chans att ”Planck” lyckas bevisa att inflationen faktiskt inträffade, säger Max Tegmark.

Han kommer ursprungligen från Stockholm men är i dag professor i fysik vid MIT i Boston och en av världens ledande kosmologer. Teorin om inflationen formulerades först 1980 av den amerikans­ke fysikern Alan Guth och förbättrades 1983 av ryssen Andrei Linde.

I dag finns många olika varianter av inflationsteorin. Gemensamt är att de förklarar hur universum uppkom på ett betydligt mer genomgripande sätt än den rådande teorin om Big Bang, urknallen.

– Med urknallen menar jag bara det där som vi vet säkert, det som hände när universum var ungefär en sekund gammalt. Allt vi kan se i rymden har en gång varit väldigt hopkyffat och hett – enormt kompakt och hetare än mitt inne i solen. Sedan expanderade det snabbt, säger Max Tegmark.

Att universum utvidgas har astronomerna vetat sedan 1921 när den amerikanske astronomen Edwin Hubble upptäckte att de flesta galaxer rör sig bortåt från jorden.
Sedan var det inte så svårt att räkna baklänges. Om universum utvidgas nu måste det tidigare ha varit mindre och hetare. Och i begynnelsen, som man nu vet inträffade för cirka 13,7 miljarder år sedan – var universum pyttelitet och så hett att vanlig massa inte kunde existera.

Det tog sin tid innan alla astronomer accepterade teorin, som kom att kallas för Big Bang. Men i dag är den totalt vedertagen och lärs ut till alla skolbarn som får lära sig en naturvetenskaplig världsbild.

Dessvärre har teorin om Big Bang en del problem. Inflationsteorin kan lösa de problemen.
Den kan förklara varför en liten klick plötsligt började utvidga sig, den kan förklara varför allting fördelade sig en aning ojämnt, så att det sedermera bildades stjärnor och galaxer, den kan förklara varför universum är ”plant” till sin karaktär (så att en rät linje verkligen är en rät linje).

Det började med vakuum. Enligt kvantfysikens lagar kan vakuum aldrig vara helt tomt. Där sker en ständig vibration av partiklar och antipartiklar som föds och dör på bråkdelen av en sekund. Men summan är hela tiden noll.

Tänk er nu att en sådan, egentligen högst tillfällig fluktuation, plötsligt löper amok och blåser upp sig i enorm hastighet. Det går mycket fortare än ljusets hastighet, vilket är helt okej enligt fysikens lagar, för det är själva universum som utvidgas.

Det strider mot förnuftet, för det var ju bara en tillfällig fluktuation som egentligen skulle ha betalats tillbaka till vakuum efter ett ögonblick. Det finns ju inga gratis­luncher, som man brukar säga när man blir bjuden.

– Jo, enligt inflationsteorin är universum faktiskt bara en enda stor, gratis lunch, sa Alan Guth själv när jag träffade honom i Chicago i februari i år.

Max Tegmark försöker förklara den märkliga utvidgningen:

– Om man har en vanlig gas, och späder ut i större volym, så minskar ju densiteten, den blir glesare. Men man kan räkna ut att det kan finnas en substans som inte späds ut, om man låter den utvidgas blir det ändå lika många kilon. Man börjar med nästan ingenting och får ett helt universum. Det låter konstigt, men det är inflationen.

Andrei Lindes variant av inflationsteorin, evig kvantinflation, föreskriver att inflationen rusar på hela tiden. Då och då hejdar den sig i något litet hörn av universum. Vår tillvaro – hela den del av rymden som vi kan överblicka – skulle då vara en sådan liten inbromsad bubbla.

– Man talar om parallella universum. Det har lett till väldigt mycket kontroverser. Många gillar inte att det finns en massa ytterligare rymd som vi inte kan se. Men om ”Planck” bevisar att inflationen har inträffat, då kommer vi nog inte ifrån en sådan förklaring, säger Max Tegmark.

Vad är det då ”Planck” ska göra? Jo, instrumenten ombord ska mäta temperaturen på himlen. Den är lite drygt 3 grader över den absoluta nollpunkten, och strålar med mikrovågor, precis som i en mikrovågsugn.

Dessa kosmiska mikrovågor finns över hela himlen, och de är nästan jämnt fördelade. Men bara nästan. Det finns små, små variationer, och det finns ett mönster. Den som först upptäckte detta mönster var ”Cobe”-satelliten 1989, som belönades med Nobelpriset i fysik för tre år sedan.

Andra satelliter och andra experiment har förfinat mätningarna. Hittills stämmer alla data med teorin om inflationen, men det slutgiltiga beviset saknas. Det som krävs är en viss typ av polarisering i strålningen. Denna polarisering beror på särskilda gravitationsvågor.

– Inflationen skapar gravitationsvågor som är enormt långa, nästan som hela universum. De förvränger hela bilden, som en sådan där spegel i Lustiga huset på Gröna Lund, säger Max Tegmark.

Inom ett par år ska ”Planck” ha samlat ihop tillräckligt mycket data för att visa polariseringen – om nu allt går väl och den kommer upp ordentligt.

– Det vore fantastiskt, säger Andrei Linde, som i dag är verksam vid Stanforduniversitetet i San Francisco.

En sådan upptäckt vore värd ett Nobelpris, minst. Andrei Linde vill inte spekulera i vilka som borde få det priset.

– Nobelkommittén har sina egna idéer.

Jan Tauber, som är ansvarig för ”Planck” på Europeiska rymdstyrelsen, hoppas att han och hans medarbetare får priset eftersom de har gjort det praktiska arbetet med mätningarna. Om nu ”Planck” hinner först, och inte några mindre experiment som drivs från luftballonger vid sydpolen.

– Det här är definitivt Nobelprisstoff, säger Jan Tauber.

Max Tegmark tycker att teoretikerna Alan Guth och Andrei Linde är självskrivna Nobelpristagare om inflationen bekräftas. Och för all del gärna några experimentalister också.

– Man kan ju tänka sig två olika pris, för det här skulle vara en av de mest sensationella upptäckterna i vetenskapens historia. Det blir väldigt spännande år för inflationsteorin. Vi har väntat länge, men nu drar tävlingen i gång på allvar.

• Dela med andra
  • Facebook
  • Digg
  • Stumble Upon
  • Del.icio.us
  • Pusha
• Rätta artikeln
•  Textstorlek
• Tipsa
• Skriv ut