Kosmologinen vakio

Kosmologinen vakio (merkitään yleensä suurella lambdalla Λ) esiintyy Albert Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa. Vakion yksikkö on 1/sekunti², ja se on verrannollinen tyhjiön energiatiheyteen ρ:

$\Lambda ={{8\pi G} \over {3c^{2}}}\rho$^lähde?

missä

• π on pii
• G on gravitaatiovakio
• c on valonnopeus

Kosmologinen vakio voi olla joko positiivinen, negatiivinen tai nolla. Koska kosmologinen vakio toimii eräänlaisena "antipainovoimana", positiivinen kosmologinen vakio aiheuttaa avaruuden laajenemisen kiihtyvällä nopeudella (katso pimeä energia). Einstein lisäsi vakion yhtälöihinsä, koska oli tyytymätön siihen, että ne eivät sallineet vakaata maailmankaikkeutta. Jos universumin ainetiheys olisi riittävän suuri (kuten se näytti olevan), painovoima aiheuttaisi maailmankaikkeuden romahtamisen kasaan, minkä tasapainottamiseksi kosmologinen vakio otettiin kuvaan mukaan.

Pian Einsteinin jälkeen kävi kuitenkin ilmi muun muassa Edwin Hubblen havainnoista, että maailmankaikkeus laajenee. Einstein hylkäsi kosmologisen vakion ja kutsui sitä "elämänsä suurimmaksi munaukseksi". Ironisesti hän oli kuitenkin kaukaa viisas, sillä 1990-luvulla tehdyt supernovahavainnot osoittivat maailmankaikkeuden laajenevan kiihtyvällä nopeudella. Tämä voidaan selittää olettamalla kosmologinen vakio hyvin pieneksi, mutta kuitenkin nollasta poikkeavaksi. Kiihtyvästi laajeneva maailmankaikkeus voidaan selittää myös esimerkiksi kvintessenssillä, mutta kosmologinen vakio on "taloudellisin" ja siksi parhaana pidetty selitys.

Nykyfysiikan suurimpia ongelmia on se, että useimmat kvanttikenttäteoriat antavat kosmologiselle vakiolle valtavan suuren arvon. Ei tiedetä, kuinka havaintojen mukainen pienen pieni kosmologinen vakio saadaan johdettua hiukkasfysiikasta. Jotkut fyysikot, esimerkiksi Steven Weinberg, uskovat, että tyhjiöenergian arvo voidaan selittää vain antrooppisella periaatteella.

Lähteet

• Eva Isaksson & K. V. Laurikainen & Eckhard Kreisel & Tapani Perko: Albert Einstein, tutkija ja ihminen. Helsinki: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa ry, 1979. ISBN 951-9269-07-X
• Singh, Simon: Big Bang, maailmankaikkeuden synty. Suomentanut Veli-Pekka Ketola. Tammi, 2004. ISBN 978-951-31-3360-3

Aiheesta muualla

• Scholarpedia: Cosmological constant (englanniksi)