Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dark Energy Alternatives to Einstein Are Running Out of Room

10.01.2013
Research by University of Arizona astronomy professor Rodger Thompson finds that a popular alternative to Albert Einstein’s theory for the acceleration of the expansion of the universe does not fit newly obtained data on a fundamental constant, the proton to electron mass ratio.
Thompson's findings, reported Jan. 9 at the American Astronomical Society meeting in Long Beach, Calif., impact our understanding of the universe and point to a new direction for the further study of its accelerating expansion.

To explain the acceleration of the expansion of the universe, astrophysicists have invoked dark energy – a hypothetical form of energy that permeates all of space. A popular theory of dark energy, however, does not fit new results on the value of the proton mass divided by the electron mass in the early universe.

Thompson computed the predicted change in the ratio by the dark energy theory (generally referred to as rolling scalar fields) and found it did not fit the new data.

UA alumnus Brian Schmidt, along with Saul Perlmutter and Adam Reiss, won the 2011 Nobel Prize in Physics for showing that the expansion of the universe is accelerating rather than slowing down as previously thought.

The acceleration can be explained by reinstating the "cosmological constant" into Einstein's theory of General Relativity. Einstein originally introduced the term to make the universe stand still. When it was later found that the universe was expanding, Einstein called the cosmological constant "his biggest blunder."

The constant was reinstated with a different value that produces the observed acceleration of the universe’s expansion. Physicists trying to calculate the value from known physics, however, get a number more than 10 to the power of 60 (one followed by 60 zeros) too large – a truly astronomical number.

That's when physicists turned to new theories of dark energy to explain the acceleration.

In his research, Thompson put the most popular of those theories to the test, targeting the value of a fundamental constant (not to be confused with the cosmological constant), the mass of the proton divided by the mass of the electron. A fundamental constant is a pure number with no units such as mass or length. The values of the fundamental constants determine the laws of physics. Change the number, and the laws of physics change. Change the fundamental constants by a large amount, and the universe becomes very different from what we observe.

The new physics model of dark energy that Thompson tested predicts that the fundamental constants will change by a small amount. Thompson identified a method of measuring the proton to electron mass ratio in the early universe several years ago, but it is only recently that astronomical instruments became powerful enough to measure the effect. More recently, he determined the exact amount of change that many of the new theories predict.

Last month, a group of European astronomers, using a massive radio telescope in Germany, made the most accurate measurement of the proton-to-electron mass ratio ever accomplished and found that there has been no change in the ratio to one part in 10 million at a time when the universe was about half its current age, around 7 billion years ago.

When Thompson put this new measurement into his calculations, he found that it excluded almost all of the dark energy models using the commonly expected values or parameters. If the parameter space or range of values is equated to a football field, then almost the whole field is out of bounds except for a single 2-inch by 2-inch patch at one corner of the field. In fact, most of the allowed values are not even on the field.

"In effect, the dark energy theories have been playing on the wrong field," Thompson said. "The 2-inch square does contain the area that corresponds to no change in the fundamental constants, and that is exactly where Einstein stands."

Thompson expects that physicists and astronomers studying cosmology will adapt to the new field of play, but for now, "Einstein is in the catbird seat, waiting for everyone else to catch up."

Jennifer Fitzenberger | University of Arizona
Further information:
http://www.arizona.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht New record in materials research: 1 terapascals in a laboratory
22.07.2016 | Universität Bayreuth

nachricht Mapping electromagnetic waveforms
22.07.2016 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forschen in 15 Kilometern Höhe - Einsatz des Flugzeuges HALO wird weiter gefördert

Das moderne Höhen-Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) wird auch in Zukunft für Projekte zur Atmosphären- und Erdsystemforschung eingesetzt werden können: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligte jetzt Fördergelder von mehr als 11 Millionen Euro für die nächste Phase des HALO Schwerpunktprogramms (SPP 1294) in den kommenden drei Jahren. Die Universität Leipzig ist neben der Goethe-Universität Frankfurt am Main und der Technischen Universität Dresden federführend bei diesem DFG-Schwerpunktprogramm.

Die Universität Leipzig wird von der Fördersumme knapp 6 Millionen Euro zur Durchführung von zwei Forschungsprojekten mit HALO sowie zur Deckung der hohen...

Im Focus: Mapping electromagnetic waveforms

Munich Physicists have developed a novel electron microscope that can visualize electromagnetic fields oscillating at frequencies of billions of cycles per second.

Temporally varying electromagnetic fields are the driving force behind the whole of electronics. Their polarities can change at mind-bogglingly fast rates, and...

Im Focus: Rekord in der Hochdruckforschung: 1 Terapascal erstmals erreicht und überschritten

Einem internationalen Forschungsteam um Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia und Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky von der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, im Labor einen Druck von 1 Terapascal (= 1.000.000.000.000 Pascal) zu erzeugen. Dieser Druck ist dreimal höher als der Druck, der im Zentrum der Erde herrscht. Die in 'Science Advances' veröffentlichte Studie eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten für die Physik und Chemie der Festkörper, die Materialwissenschaft, die Geophysik und die Astrophysik.

Extreme Drücke und Temperaturen, die im Labor mit hoher Präzision erzeugt und kontrolliert werden, sind ideale Voraussetzungen für die Physik, Chemie und...

Im Focus: Graphen von der Rolle: Serienfertigung von Elektronik aus 2D-Nanomaterialien

Graphen, Kohlenstoff in zweidimensionaler Struktur, wird seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 als ein möglicher Werkstoff der Zukunft gehandelt: Sein geringes Gewicht, die extreme Festigkeit, vor allem aber seine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit wecken Hoffnungen, Graphen bald für vollkommen neue Geräte und Technologien einsetzen zu können. Einen ersten Schritt gehen jetzt die Forscher im EU-Forschungsprojekt »HEA2D«: Ziel ist es, das 2D-Nanomaterial von einer Kupferfolie durch ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf Kunststofffolien und -bauteile zu übertragen. Auf diese Weise soll eine Serienfertigung elektronischer und opto-elektronischer Komponenten auf Graphenbasis möglich werden.

Besonders interessiert an hochleistungsfähiger Elektronik aus 2D-Materialien ist die Automobilindustrie, die diese in Schaltern mit transparenten Leiterbahnen,...

Im Focus: Menschen können einzelnes Photon sehen

Forscher am Wiener Institut für Molekulare Pathologie (IMP) und an der Rockefeller University in New York wiesen erstmals nach, dass Menschen ein einzelnes Photon wahrnehmen können. Für ihre Experimente verwendeten sie eine Quanten-Lichtquelle und kombinierten sie mit einem ausgeklügelten psycho-physikalischen Ansatz. Das Wissenschaftsjournal “Nature Communications” veröffentlicht die Ergebnisse in seiner aktuellen Ausgabe.

Trotz zahreicher Studien, die seit über siebig Jahren zu diesem Thema durchgeführt wurden, konnte die absolute Untergrenze der menschlichen Sehfähigkeit bisher...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress für Molekulare Medizin: Krankheiten interdisziplinär verstehen und behandeln

20.07.2016 | Veranstaltungen

Ultraschnelle Kalorimetrie: Gesellschaft für thermische Analyse GEFTA lädt zur Jahrestagung

19.07.2016 | Veranstaltungen

Das neue Präventionsgesetz aktiv gestalten

19.07.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Kamera für unsichtbare Felder

22.07.2016 | Physik Astronomie

3-D-Analyse von Materialien: Saarbrücker Forscher erhält renommierten US-Preis für sein Lebenswerk

22.07.2016 | Förderungen Preise

Signale der Hirnflüssigkeit steuern das Verhalten von Stammzellen im Gehirn

22.07.2016 | Biowissenschaften Chemie