В прошлом году физики впервые зафиксировали слабый низкочастотный фоновый шум гравитационных волн во Вселенной. Изначально предполагалось, что этот шум связан с фазовым переходом, произошедшим вскоре после Большого взрыва. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, ставит под сомнение эту гипотезу.
Исследователи поясняют, что первоначально низкочастотные гравитационные волны связывали с фазовым переходом, который произошел почти сразу после Большого взрыва и привел к образованию массы всех фундаментальных частиц.
Фазовые переходы — это резкие изменения свойств вещества, происходящие при достижении определенной критической температуры. Например, когда вода замерзает и превращается в лед, это тоже фазовый переход. Бывают и другие, более экзотические фазовые переходы, например, при сверхнизких температурах, где процесс замерзания замедляется.
Считается, что в начале существования Вселенной произошел фазовый переход первого порядка, который вызвал появление гравитационных волн — колебаний в структуре пространства-времени. Эти волны могут помочь ученым понять условия, существовавшие во время ранней космической инфляции — периода быстрого расширения Вселенной.
Согласно теории относительности Эйнштейна, ускоряющиеся массивные объекты искажают пространство-время, создавая гравитационные волны. Например, столкновения черных дыр и нейтронных звезд вызывают мощные гравитационные волны, которые могут быть зафиксированы.
Гравитационные волны, подобно электромагнитным, различаются по частоте. Высокочастотные волны более энергичны, чем низкочастотные. В прошлом году физики обнаружили гравитационные волны с частотами ниже тех, которые возникают при слиянии сверхмассивных черных дыр и нейтронных звезд. Это указывает на наличие другого источника низкочастотных волн. В новом исследовании предполагается, что этим источником может быть сверххолодный фазовый переход, который произошел сразу после Большого взрыва.
Однако существует проблема. Такой переход был бы неожиданным в условиях быстрой космической инфляции. Медленные переходы могут не успеть завершиться, поскольку скорость их протекания меньше скорости расширения Вселенной. Даже если этот процесс ускорится, частота создаваемых волн тоже возрастет, что противоречит наблюдениям.
Исследователи считают, что если эти гравитационные волны действительно возникли из фазового перехода первого порядка, это указывает на наличие неизвестных аспектов физики. Дополнительные исследования могут помочь глубже понять первый фазовый переход и пролить свет на самые фундаментальные вопросы о происхождении Вселенной.
Читать далее:
Ученые назвали последствия самой мощной геомагнитной бури: что ждет Землю
Российским мобильным лазером разрезали кран с расстояния 100 м
«Ртутная бомба» несется реками Арктики и угрожает миллионам людей
Обложка: Aurore Simonnet/NANOGrav