Гравитационные волны предполагают сверххолодный фазовый переход после Большого взрыва, открывая новую физику

Гравитационные волны предполагают сверххолодный фазовый переход после Большого взрыва, открывая новую физику.

Иллюстрация двух сливающихся галактик, создающих звон пространства-времени гравитационными волнами

Реклама

В 2023 году ученые обнаружили тонкие волны в ткани пространства-времени, известные как гравитационные волны, возникающие из синхронизирующих массивов пульсаров. Первоначально считалось, что эти низкочастотные волны являются результатом фазового перехода, произошедшего вскоре после Большого взрыва. Однако новые исследования поставили под сомнение это объяснение, предполагая, что наше понимание этих космических волн, возможно, нуждается в пересмотре.

Первоначальная гипотеза

Теория, лежащая в основе этих гравитационных волн, заключалась в том, что они были связаны с фазовым переходом в ранней Вселенной. Фазовый переход — это внезапное изменение свойств вещества, часто происходящее, когда условия достигают критической точки. Например, превращение воды в лед — это фазовый переход. Ученые полагали, что аналогичный процесс, произошедший вскоре после Большого взрыва, создал гравитационные волны, обнаруживаемые на частотах наногерц. Считалось, что этот фазовый переход сыграл важную роль в образовании фундаментальных частиц.

Challenges to the Current Understanding

Andrew Fowlie, доцент университета Xi’an Jiaotong-Liverpool, и его команда подняли вопросы об этой гипотезе. Их исследование показывает, что фазовый переход должен быть “сверххолодным”, чтобы произвести наблюдаемые низкочастотные волны. Проще говоря, это означает, что переход должен был бы произойти в чрезвычайно холодном состоянии, что кажется маловероятным, учитывая условия ранней Вселенной.

Проблема в том, что сверххолодные переходы с трудом завершались бы из-за быстрого расширения Вселенной после Большого взрыва. Fowlie отмечает, что даже если бы такой переход ускорился к концу, он не совпал бы с наблюдаемой частотой волн.

Implications of the Findings

Текущие результаты показывают, что обнаруженные гравитационные волны могут быть не связаны с предполагаемым фазовым переходом после Большого взрыва. Если эти волны не являются результатом этого перехода, это означает, что могут быть другие, еще не понятые процессы. Фоули подчеркивает, что понимание этих волн может раскрыть новые аспекты физики и помочь ответить на фундаментальные вопросы о происхождении Вселенной.

Открытие также имеет более широкие последствия. Оно может улучшить наше понимание других фазовых переходов и их эффектов как в космическом контексте, так и на Земле. Например, знания, полученные в ходе этих исследований, могут повлиять на то, как мы понимаем поток воды через скалы или как распространяются лесные пожары.

Движение вперед

Исследования группы предполагают, что необходим более тонкий подход для изучения сверххолодных фазовых переходов и их связи с гравитационными волнами. Это может включать разработку новых методов для более точного измерения и интерпретации этих волн. По мере развития наших знаний будет крайне важно продолжать изучать и совершенствовать наши теории о самых ранних моментах Вселенной и фундаментальных процессах, которые ее сформировали.
Понимание этих сверххолодных переходов и связанных с ними гравитационных волн может дать более полную картину происхождения Вселенной, что приведет к новым захватывающим разработкам в физике.

• Ученые обнаружили огромную черную дыру, «которая не должна существовать»