For første gang hevder to fysikere å ha laget en presis modell i strengteori som gir et univers med positiv mørk energi. Modellen matcher universets akselererende utvidelse – og antyder at mørk energi kan avta over tid. Gjennombruddet åpner en ny front i jakten på å få strengteori til å beskrive vår kosmos.

Hva er gjennombruddet?

I over to tiår har strengteori støtt på et grunnproblem: de best forståtte modellene ga universer med null eller negativ energi, ikke positiv energi slik vårt univers har. Nå har Bruno Bento og Miguel Montero ved Institute for Theoretical Physics i Madrid presentert en eksplisitt løsning med positiv mørk energi – et såkalt de Sitter-rom – som attpåtil kan svekkes over tid.

«Dette er det aller første eksemplet fra strengteori av et eksplisitt de Sitter-rom», sier Thomas Van Riet ved KU Leuven.

• Kjernen: En ny modell i strengteori som gir positiv mørk energi.
• Status: Verdien de beregner er liten og positiv, men fortsatt for stor sammenlignet med observasjoner.
• Konsekvens: Løsningen er ustabil – mørk energi avtar med tiden, i tråd med foreløpige kosmiske funn.

Slik fikk de det til

Inspirasjonen kom fra Casimir-effekten – et kvantemekanisk fenomen der visse bølgelengder undertrykkes mellom to ledende plater, noe som skaper en kraft som presser platene sammen. Bento og Montero overførte denne ideen til strengteoriens kompaktifisering, der ti dimensjoner «brettes» ned til de fire vi opplever.

De kombinerte Casimir-effekten med en kraft generert av en fluks, begge standardelementer i strengteori. Balansen mellom disse kreftene ga en liten, positiv mørk energi. Forskerne beregnet en spesifikk verdi som er forenlig med denne effekten. Verdien er likevel fortsatt langt fra den enda mindre størrelsen vi observerer i universet – men, som Montero sier, den går «i riktig retning».

Store forbehold

Arbeidet kommer med to sentrale forbehold:

• Dimensjoner: Modellen gir et 5-dimensjonalt univers, ikke vårt 4-dimensjonale.

  «Hvis vi ikke kan finne den firedimensjonale løsningen», sier Bento, «kan ikke vårt arbeid være det endelige svaret».

• Stabilitet: Løsningen er ustabil; den mørke energien avtar over tid.

Det siste kan likevel være en fordel. I april 2024 la Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) frem foreløpige bevis for at mørk energi svekkes. Ifølge Montero ble funnet styrket et år senere.

«Hvis disse resultatene holder seg, antyder de virkelig at kosmologiske konstanten ikke er en konstant», sier Montero.

Hvorfor var dette mulig nå?

Madrid-teamet startet fra M-teori, ofte omtalt som «moren til alle strengteorier». Den krever én ekstra dimensjon sammenlignet med vanlig strengteori, men har færre ingredienser og gjorde beregningene enklere. Forskerne valgte også en mer håndterlig geometri: en torus (doughnut-form) for å huse de ekstra dimensjonene, i stedet for de negativt krummede hyperbolske manifoldene brukt i en 2021-artikkel av Eva Silverstein og kolleger. Det gjorde beregningene dramatisk enklere.

Fagfelle-ekkot og sjekk

Kort tid etter publiserte Gianguido Dall'Agata og Fabio Zwirner fra Universitetet i Padova et arbeid med et lignende oppsett.

«Vi bruker forskjellige teknikker som utfyller hverandre», sier Zwirner.

At de to tilnærmingene peker i samme retning ga en god kontroll av hovedideen.

Flere fagfolk reagerer forsiktig optimistisk:

David Andriot ved CNRS: «Jeg håper det fungerer, og at de klarer å få det til å fungere i fire dimensjoner». Men gitt de mange utfordringene strengteoretikere har møtt de siste tiårene, ville han ikke bli overrasket hvis de Sitter-problemet byr på flere hindringer.

Antonio Padilla ved University of Nottingham: «Det de har gjort er å åpne en ny grense for å finne eksplisitte de Sitter-løsninger i strengteori».

Bunnlinjen: Bento og Montero har presentert en første, eksplisitt de Sitter-løsning i strengteori – en modell med liten, positiv mørk energi som kan avta over tid. Veien videre blir å finne en firedimensjonal og mer stabil løsning som matcher den ekstremt lille verdien vi observerer.

Kilder: Quanta Magazine, arxiv.org (Bento & Montero 2025), Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)