Beyond ΛCDM: Dag 3 & 4

Her kommer siste rapport fra Beyond ΛCDM, som sluttet tidligere i dag (les om hva ΛCDM er i mitt første innlegg om konferansen).

10919389_430749693743689_2029260630_n
Det er ganske flott utsikt over Oslofjorden fra auditoriet.

Dag 3

Dagen begynte med et foredrag av Roy Maartens som snakket om antagelsene som ligger til grunne for ΛCDM, hovesakelig to av dem:

  • Det kosmologiske prinsipp: Prinsippet sier at massen som finnes i universet er homogent og isotropt fordelt utover i verdensrommet når man ser på verdensrommet på en stor nok skala. Dette observerer vi at ikke er 100 % sant.
  • Den generell relativitetsteorien (GR): GR er en gravitasjonsteori som sier at gravitasjon ikke er følge av noen kraft (som Newtons gravitasjonslov sier), men skyldes at tiderommet krummer seg. GR er en grunnleggende del av kosmologien, men fungerer ikke på de minste skalaene hvor kvantefysikken gjelder. Man har ennå ikke klart å forene disse to teoriene.

Videre snakket Glenn Starkman om anomalier på store skalaer i den kosmiske bakgrunnsstrålingen (CMB). CMB er den eldste strålingen i universet som vi kan observere og gir oss et «bilde» av universet når det var 380 000 år gammelt. Bildet ser slik ut:

Planck_CMB
Bilde: ESA/Planck

Fargene representerer bittesmå temperaturvariasjoner i regioner med ulike massetettheter. Det er disse ujevnhetene som senere har blitt til stjerner og galakser :star:

ΛCDM-modellen passer godt med det vi observerer i CMB. CMB er avbildet av Planckteleskopet som befinner seg i verdensrommet, ikke så langt fra Jorden. Starkman kommenterte: «If you think CMB measured inside the galaxy is reliable … I wouldn’t!» Hmm … Akkurat det har jeg ikke tenkt over før!

I den lange lunsjpausen midt på dagen var det duket for nok et populærvitenskapelig foredrag hos Realfagsbiblioteket på Blindern. João Magueijo holdt foredraget «Beyond the Big Bang». Han snakket litt om Big Bang-modellen slik den er i dag og en enkel innføring i relativitetsteori, og hvordan relativitetsteori og kvantefysikk ikke går overens. Jeg syns ikke han forklarte stoffet så godt og det var litt kaotisk lagt frem. Han var heller ikke så god på å svare på spørsmål fra salen, syns jeg. Men han holdt et foredrag neste dag på selve konferansen som var bedre (se lenger ned).

10903465_781278791939308_223664651_n

På kvelden var det nok en runde med diskusjonsgrupper. Denne gangen valgte jeg en gruppe som skulle diskutere følgende: «Stress-testing ΛCDM: Are we trying hard enough to falsify it?» Når jeg var på diskusjonsgruppen på tirsdagen, syns jeg ikke det var noe særlig, men denne gangen var det kjempebra! Phil gjorde en super jobb med å lede an diskusjonen og mange kom med sine synspunkter, pluss at jeg faktisk klarte å forstå/følge med på mye av det som ble sagt. Vi kom ikke frem til noe ja/nei-svar til spørsmålet, men diskuterte hva det vil si å stressteste en modell (å jobbe aktivt for å finne brister i teorien, samt utsette teorien for de hardeste testene vi kan komme på) og ulike måter å stressteste modellen på (sjekke grunnleggende antagelser, jobbe seg gjennom de kjente anomaliene, finne alternative teorier slik at man kan sammenligne de to, osv.).

Dag 4

Denne dagen var det kun to poster på programmet. Først ut var João Magueijo med foredraget «Radical solutions (in the spirit of Hoyle)» som tok for seg alternativer til ΛCDM. Det ble en mer grundig, ryddig og interessant versjon av det populærvitenskapelige foredraget han holdt dagen i forveien. Alternativene han tok opp var (som ingen har vært overbevisende nok til å erstatte ΛCDM):

  • Lokal Lorentzinvarians er kanskje ikke gjeldende.
  • Det vi tenker at er konstanter, kan utvikle seg med tid, f.eks. lyshastigheten.
  • Naturlover som vi også tenker at gjelder for alle tider, kan også variere med tid.
  • Rom og tid kan være emergente.

Et stort problem innen kosmologi er at gravitasjonsteorien og kvantefysikken ikke har latt seg forene til én teori som kan beskrive alt. Nå bruker vi gravitasjonsteorien (i form av GR) på store skalaer og kvantefysikken på små skalaer. Magueijo tok opp problemet med at fysikere og kosmologer ikke kommuniserer med hverandre og at fysikere som jobber med kvantegravitasjon enten er opphengt i matematikken og ser på data/den reelle verden nærmest som en kjønnssykdom, eller de har ikke baller nok til å komme i kontakt med andre kosmologer enn de som driver med «mainstream»-kosmologi (dvs. de som studerer inflasjon). Han visualiserte situasjonen slik:

10932194_792038797538042_1344150275_n

Han kommenterte videre at det ikke er noe poeng i at alle kosmologer jobber med de samme teoriene. Det er viktig at noen tør å være radikale og teste ut nye ting.

Alan Heavens (bra etternavn å ha når man er astronom!) avsluttet konferansen, blant annet ved å sitere en kollega: «There are only 2 things wrong with ΛCDM: Λ and CDM.» Videre sa han ting som at «ΛCDM is an attractive place, like Rivendell» (man må jo like en fyr som refererer til Ringenes Herre) og:

ΛCDM-modellen passer med så mye av det vi observerer at det er lett å like den, noe som gjør det vanskeligere å kunne se potensialet i andre mulige forklaringer eller i det hele tatt å komme seg videre til en fullstendig teori.

Deretter hentet Heavens frem et panel bestående av 6 konferansedeltakere (legg merke til den jevne fordelingen av kjønnene) som gikk gjennom hvordan de ser på ΛCDM-modellen nå, som en slags oppsummering. Det var interessant, spesielt fordi de var såpass uenige med hverandre. I skjemaet på skjermen (se bildet nedenfor) har panelet svart på hva de mener om: antall dimensjoner vi lever i, om vi befinner oss i et FRW-univers, om de tror at inflasjonen fant sted, hva mørk materie vil vise seg å være, hvilken gravitasjonsteori som vil vise seg å være gjeldende, hva som står bak universet akselerasjon og om anomaliene vi observerer kan være ny fysikk, fremfor å bare være anomalier:

10919275_505478582926624_1365544963_n
Noen forklaringer: UV = ultrafiolett, y = yes, n = no, MG = modifisert gravitasjon, GR = generell relativitetsteori, DE = mørk energi.

Meningene var ganske splittet. Helt i høyre kolonne står det hva publikummet mente. Det er altså fortsatt store uenigheter om hvordan universet egentlig er.

Hva har jeg fått ut av det?

Jeg har totalt vært 3,5 dager på konferansen. Hva har jeg egentlig fått ut av det? Som nevnt i forrige innlegg er mitt faglige grunnlag for å gå på en slik konferanse så godt som ikke-eksisterende (enn så lenge!). Men det betyr ikke at utbyttet har vært ikke-eksisterende av den grunn.

Ja, det var en del foredrag som gikk over hodet på meg. Men det gikk likevel an å få en følelse av hvilke temaer folk er opptatt av, hvilke ord og ideer som går igjen i kosmologien, områder som kan høres spennende ut, uenighetene i fagmiljøet, engasjementet, osv.

Å få et innblikk i den faglige uenigheten var interessant. Uenighetene som eksisterer innen naturvitenskapene er ikke noe som omtales noe særlig, verken i media eller i skolesammenheng, men er viktige å få kommunisert, ettersom det forteller hvor vanskelig det er å faktisk finne ut av ting og om den vitenskapelige metode: Man jobber seg sakte fremover mot noe som kan være riktig og tilpasser teorien sin ettersom nye data kommer inn.

Det kanskje viktigste utbyttet for meg personlig: Jeg har blitt inspirert! 😀 Nå gleder jeg meg innmari til å sette i gang med kosmologiemnet jeg skal ta denne våren, jeg leser kosmologibøker og fantaserer om hvilke temaer jeg skal fordype meg i når jeg setter i gang med mastergraden neste høst, både når det gjelder emner jeg skal ta og masteroppgaven jeg etterhvert skal skrive.

Konferansen handlet om ΛCDM-modellen. Så hva har jeg lært om ΛCDM? Når jeg kom til konferansen viste jeg ikke noe særlig mer om modellen enn det jeg skrev i innlegget hvor jeg annonserte at jeg skulle på konferansen. Nå vet jeg at ΛCDM har vært en svært suksessfull teori, men at den har en del mangler som trenger å adresseres. På grunn av disse manglene kan ikke ΛCDM sies å være den endelige teorien som beskriver universet vi lever i, men muligens et stort steg i riktig retning. Vi vet ikke hva verken Λ (den kosmologiske konstanten) eller CDM («cold dark matter», no. kald mørk materie) er for noe. For å forklare at universet har en akselererende ekspansjon, synes de mest populære forklaringene å være at enten må gravitasjonsteorien vi har i  dag (GR) modifiseres eller så er Λ rett og slett den mørke energien – som vi heller ikke vet hva er. Flesteparten mener at inflasjonen fant sted i begynnelsen av universets levetid, men det er også de som ikke gjør det.

Var du på konferansen? Hva syntes du? Og er ditt synspunkt på ΛCDM?

Hovedbilde: Bakgrunnsbilde fra Max-Planck-Institut für Astrophysik, som jeg har kombinert med konferanselogoen.

Relaterte innlegg

Legg inn en kommentar

Dette nettstedet bruker Akismet for å redusere spam. Lær om hvordan dine kommentar-data prosesseres.