Сверхмощные частицы-осциллоны могли доминировать в младенческой вселенной, а затем исчезли
Странная сверхмощная частица, которая на самом деле не является частицей, могла доминировать во Вселенной, когда ей было всего лишь секунду, испуская поток ряби, пронизывающий все пространство-время.
Названные осциллонами, они были бы настолько энергичны, что их «рябь» могла вызвать так называемые гравитационные волны — те колебания в ткани пространства-времени, которые генерируются, когда чудовищные черные дыры сталкиваются друг с другом. Будущие эксперименты по обнаружению этих гравитационных волн ранней Вселенной могут дать нам представление о самых экстремальных условиях, с которыми когда-либо сталкивалась Вселенная.
Сделай это большим
Физики считают, что когда Вселенная была очень молодой, за короткий промежуток времени она стала намного больше. Мы называем это драматическое событие «инфляцией», и, возможно, оно было определяющим событием зарождения космоса. Где-то в течение первой доли секунды существования Вселенной произошло что-то (мы не совсем уверены, что именно), что привело к увеличению скорости расширения до сверхкритических уровней, раздувая Вселенную как минимум в 10 ^ 52 раза (или 1, за которым следует 52 нулей) больше, чем было раньше.
После инфляции произошло еще кое-что (опять же, мы не совсем уверены, что именно), чтобы свернуть ситуацию и возобновить более умеренную скорость расширения (которая продолжается по сей день).
Космологи почти уверены, что этот сверхбыстрый воздушный шар произошел в ранней Вселенной, потому что сегодня Вселенная удивительно однородна в очень больших масштабах. Быстрое расширение помогло бы разгладить все морщинки.
Кроме того, астрономы обнаружили косвенные доказательства инфляции. Инфляция не просто заставила Вселенную «разрастаться и идти домой». Это также спровоцировало еще одно событие — повторный нагрев. Что бы ни спровоцировало инфляцию, в конечном итоге умерло, но по мере того, как она исчезла с космологической сцены, вызывающий инфляцию механизм высвободил оставшуюся сдерживаемую энергию, преобразовав этот таинственный триггер в поток частиц, которые в конечном итоге объединятся, чтобы сформировать протоны и нейтроны, атомы, молекулы. , звезды, планеты и вы.
В то же время, как все во Вселенной разрасталось во время инфляции, так же были и крошечные квантовые флуктуации в пространстве-времени, которые простирались до макроскопических различий — значительных ударов и покачиваний в ткани пространства-времени; эти квантовые флуктуации означали, что некоторые места во Вселенной имели большее гравитационное притяжение, чем в среднем. В свою очередь, места с более сильной гравитацией собирали кусочки материала, и эти кусочки материала росли за миллиарды лет, формируя семена всех крупных структур, которые мы видим в космосе сегодня.
И если бы инфляция была способна на все это, она могла бы породить еще более странные вещи.
Встряхнуть
Что касается искры, вызвавшей инфляцию, у физиков есть несколько идей, одна из которых касается квантового явления, называемого скалярными полями, которое распространяется во всем пространстве и времени. Скалярное поле — это, по сути, причудливый способ сказать, что в каждой точке вселенной это поле имеет значение или силу, но не имеет определенного направления (чтобы помочь вам визуализировать это, когда вы видите карту температуры в местном прогнозе погоды, вы смотрим на скалярное поле). В современной вселенной скалярные поля в основном играют роль битов. Но ранняя Вселенная была совсем другим местом, и скалярные поля, которые сейчас редки, тогда могли быть в изобилии. В самом деле, некоторые теории инфляции предполагают, что всю работу расширения выполняло какое-то скалярное поле.
Вы можете представить себе скалярное поле как поверхность океана. Он простирается во все стороны и простирается до горизонта, и по нему блуждают различные волны. Как и в океане, волны в скалярном поле иногда могут быть спокойными и регулярными, а иногда — беспорядочными и сильными.
Согласно новой статье, опубликованной в декабре 2020 года в базе данных препринтов arXiv, именно это могло произойти в очень ранней Вселенной. Вскоре после того, как произошла инфляция, как раз в тот момент, когда начался повторный нагрев и Вселенная заполнилась частицами, любые случайные скалярные поля, витающие вокруг, могли быть нарушены, как ураган, разразившийся над Атлантикой.
Это могло породить «осциллоны», которые представляют собой устойчивые волны, которые могут жить долгое время. Осциллоны бывают в самых разных ситуациях; например, уединенная бегущая волна представляет собой разновидность осциллона. Когда осциллоны образуются в квантовых скалярных полях, они также генерируют свои уникальные частицы.
Посмотри, что происходит
Эти осциллоны на самом деле не участвуют напрямую во взаимодействиях частиц, но сами осциллоны все еще могут влиять на Вселенную. Осциллоны циркулировали вокруг молодой Вселенной, и в течение короткого времени энергия, содержащаяся в осциллонах, могла быть сильнее, чем энергия, содержащаяся в любом другом поле или семействе частиц.
При всем этом плескании и махании неизбежно происходят интересные вещи. В случае осциллонов плескание могло вызвать гравитационные волны, которые представляют собой колебания в самой ткани пространства-времени. Поскольку осциллоны колеблются взад и вперед по всему космосу, их экстремальные энергии искажают пространство-время, создавая гравитационные морщины.
Еще долгое время после того, как осциллоны угаснут, гравитационные волны могут оставаться, распространяясь по космосу до наших дней. Хотя мы еще не можем наблюдать гравитационные волны из ранней Вселенной, будущие детекторы, такие как LISA (космическая антенна с лазерным интерферометром) и BBO (Обсерватория Большого взрыва), должны это сделать.
Если эта осциллонная картина верна, то это один из возможных механизмов инфляции для генерации гравитационных волн. Если мы затем увидим эти волны, мы получим вид непосредственно во Вселенную, когда она была меньше второй.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Похожие статьи
ДРУГИЕ НОВОСТИ
