Kosmologische constante

De kosmologische constante is een correctiefactor, die aanvankelijk door Albert Einstein aan de algemene relativiteitstheorie werd toegevoegd, maar later verworpen. Tegenwoordig is deze kosmologische constante in diverse heelalmodellen echter weer zeer actueel.

Toen Einstein de algemene relativiteitstheorie opstelde, stelde hij vast dat het resulterende systeem geen statische oplossing had. Zet een aantal massa's bij elkaar, en ze zullen onherroepelijk elkaar aan gaan trekken. Omdat men toen geloofde dat het heelal wel statisch was, voegde hij een extra kosmologische constante toe, die de ruimte uit zichzelf de mogelijkheid gaf uit te dijen of in te krimpen. Als deze constante de juiste waarde had, kon hij precies de ineenstorting van het heelal tegengaan.

Het duurde slechts een paar jaar voor de kosmologische constante op de schroothoop werd gegooid. De wet van Hubble werd ontdekt, en daarmee de uitdijing van het heelal. Het heelal was dus niet statisch, en de aantrekking van de zwaartekracht zorgde simpelweg voor een vertraging van deze uitdijing. Bovendien bleek uit diepere berekeningen dat de kosmologische constante ook niet werkte om het heelal statisch te houden: Dit gebeurt alleen als het heelal volmaakt uniform is. Elke afwijking daarvan zorgt alsnog voor hetzij een uitdijing hetzij een inkrimping. Einstein zou dit later de 'grootste blunder' uit zijn carrière noemen.

In de moderne kwantumtheorie steekt de kosmologische constante echter weer de kop op. Het heeft namelijk een heel eenvoudige natuurkundige betekenis: het is de energie-inhoud van het vacuüm. Hoewel het in Einsteins tijd aannemelijk was dat deze energie-inhoud nul was, is dat tegenwoordig niet het geval; de aanwezigheid van virtuele deeltjes zorgt ervoor dat ook in het vacuüm nog steeds energie aanwezig is.

De waarde van de kosmologische constante, of zelfs of deze al dan niet nul is, is momenteel nog onbekend. Berekeningen vanuit de kwantumfysica geven een vele malen te hoge waarde aan, maar dat er een kosmologische constante is wordt tegenwoordig weer meer algemeen waarschijnlijk geacht, nu metingen aangeven dat de uitdijing van het heelal niet vertraagt in de tijd (zoals men zou verwachten vanwege het effect van de zwaartekracht) maar juist versnelt. Ook wordt de kosmologische constante wel gebruikt om bepaalde problemen met donkere energie op te lossen.