Vad är några olösta problem inom kosmologi?

Kosmologi, studiet av universum, plågas av många olösta problem. Historiskt sett ledde dessa olösta problem till ny fysikalisk utveckling som fortsatte att revolutionera fältet, men under det senaste halvseklet har kosmologer upptäckt nya problem och tillhandahållit färre motsvarande lösningar. Att hitta lösningarna på dessa problem kan kräva radikalt nytt tänkande och mer tolerans mot att anställa doktorander tenderar att driva sina egna idéer snarare än att bara följa de som äldre forskare har.

Ett av de mest iögonfallande problemen i kosmologin är den kosmologiska konstanten, som styr universums expansion, även känd som mörk energi. En betydande del, ungefär 60%, av massenergin i universum är i en form av mystisk energi som skjuter isär kosmos i snabbare takt. Vad är den här energin och var kommer den från? Kosmologer har ingen riktig idé.

Även om det ges ett liknande namn finns det ett annat problem i kosmologin, den så kallade mörka materien, som faktiskt inte är relaterad till mörk energi, utom i den mån de involverar saker vi inte förstår. Cirka 90% av massan i universum är i en till synes osynlig form av materia som vi kallar mörk materia. Denna mörka materia kan bara mätas med den gravitationella dragningen den har på föremål runtom den, och alla galaxer som vi observerar innehåller stora glorier av den, som ofta sträcker sig i hundratusentals ljusår bortom kanten av den ljusa materien. Är denna mörka materia faktiska fråga, till exempel svagt växelverkande massiva partiklar (WIMP), eller kanske det bara är en observationsföremål som orsakas av en felaktig tyngdkraftteori? Alla kosmologer som räknar ut detta skulle i praktiken garanteras ett Nobelpris, men ingen har lyckats.

Ett annat mysterium är varför det finns så mycket mer materia än antimateria i universum. Enligt fysiska teorier är dessa materialformer väsentligen likvärdiga, men konventionell materia observeras i mycket större mängder än antimateria. Fanns det en mycket stor mängd av båda typerna i det tidiga universum, och de förstördes mestadels med varandra för att lämna dagens materia? Eller fanns det en mycket mer konventionell fråga från början? Om du är kosmolog är det den typen som håller dig uppe på natten.

Vissa av svaren på ovanstående frågor kan komma från den antropiska principen - idén som är de observerade värdena var mycket annorlunda, universum skulle vara fientligt mot livet och det skulle därför inte finnas några kosmologer som ställer dessa frågor. Men andra ser den antropiska principen som en cop-out, eftersom den erbjuder en bekväm förklaring för praktiskt taget allt vi vill ha det. Det finns många andra olösta problem inom kosmologin, som har att göra med massagenerering för neutrino, frågan om entropi i det avlägsna förflutet och universums förhållanden omedelbart efter Big Bang. Om du vill lära dig mer, läs en bok om ämnet av en respekterad kosmolog.