アインシュタインの理論は史上最大規模で検証された – 彼は正しかった

アルバート・アインシュタインの一般相対性理論は、これまで最大規模でその正しさが証明されました。何百万もの銀河の分析により、それらが数十億年にわたって進化し、クラスター化した方法が彼の予測と一致していることが示されました。

アインシュタインが 1 世紀以上前に重力理論を提唱して以来、研究者は重力理論が成り立たないシナリオを見つけようと努めてきました。しかし、テキサス大学ダラス校のムスタファ・イシャク・ボウシャキ氏によると、これまで宇宙の最長距離レベルでのそのような実験は行われていなかったという。彼と彼の同僚は、アリゾナ州のダークエネルギー分光装置 (DESI) からのデータを使用して実験を実施しました。

宇宙の構造の詳細とそれが時間の経過とともにどのように変化したかは、私たちが重力をどの程度理解しているかを示す強力なテストとなります。なぜなら、初期宇宙の物質分布の小さな変動から銀河が進化する際に銀河を形作ったのはこの力だったからです。

DESI はこれまでに、過去 110 億年間に 600 万近くの銀河がどのように集まったかに関するデータを収集しています。 Ishak-Boushaki と彼の同僚は、これを、宇宙マイクロ波背景放射や超新星のマッピングなど、他のいくつかの大規模調査の結果と組み合わせました。次に、彼らはこれを、アインシュタインの考えと、より現代の競合する修正重力理論の両方を包含する重力理論の予測と比較しました。彼らはアインシュタインの重力からの逸脱を発見しなかった。 Ishak-Boushaki 氏は、測定値には多少の不確実性はあるものの、アインシュタインの理論から逸脱した理論が宇宙の状態をより正確に捉えることができるという強力な証拠はまだ存在しないと述べています。

ロードアイランド州ブラウン大学のイタマール・アラリ氏は、一般相対性理論は実験室で行われた非常に正確なテストで成り立つことが示されているが、宇宙全体を含むあらゆる規模でテストできることが重要であると述べている。これにより、アインシュタインが、あるサイズの物体については正しく予測したが、別のサイズについては正しく予測しなかったという可能性を排除するのに役立つという。

カリフォルニア州ローレンス・バークレー国立研究所のナタリー・パランク＝ドゥラブイユ氏は、今回の分析は、宇宙の加速膨張の原因と考えられている謎の力であるダークエネルギーが重力理論にどのように適合するのかについてのヒントも提供すると述べている。アインシュタインの一般相対性理論の初期の定式化には、宇宙定数 (暗黒エネルギーと同じ役割を果たす一種の反重力) が含まれていましたが、以前の DESI の結果は、暗黒エネルギーが一定ではないことを示唆していました。宇宙が老化するにつれて変化した可能性がある、とパランク＝ドゥラブイユ氏は言う。

「私たちが同意していると見ているという事実は、 [general relativity] そして、この宇宙定数からの逸脱は、データが実際に私たちに何を伝えてくれるかというパンドラの箱を開けることになるのです」とイシャク・ボウシャキ氏は言う。

DESIはさらに数年間データを収集し続け、最終的には4000万個の銀河の位置と特性を記録する予定で、3人の科学者は口を揃えて、一般相対性理論とダークエネルギー理論を正しく組み合わせる方法が明確になるだろうと述べている。この新しい分析では DESI のデータの 1 年分のみが使用されましたが、2025 年 3 月にチームはこの機器の最初の 3 年間の観察から得た知見を共有する予定です。

アッラーリ氏は、これらの結果が、宇宙の膨張速度の尺度であるハッブル定数の変化を正確に特定したり、ニュートリノと呼ばれるとらえどころのない粒子の質量を絞り込んだり、さらには新しい粒子の探索など、いくつかの重要な点で重要な意味を持つことを期待していると述べている。 「暗黒放射線」などの宇宙成分。

「この分析は重力だけでなく、宇宙論全体にも影響を与えることになるでしょう」と彼は言う。