Учени предлагат нов начин за изучаване на началото на пространството и времето, който може да разкрие някои от условията, довели до раждането на Вселената. 

В новото проучване теоретични физици от Университета на Тексас и техни колеги показват, че квантовите флуктуации на тежките частици са генерирали "часовници" , които "тиктакат" отпреди Големия взрив.

Изследането е публикувано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, а за него се разказва в сайта на Университета на Тексас и Центърът по астрофизика Харвард-Смитсониън.

Как е започнала Вселената? Какво е имало преди Големия взрив?

Космолозите търсят отговорите на тези въпроси още от когато се разбра, че нашата Вселена се разширява. Отговорите не са лесни. Началото на Вселената е забулено в тайна и скрито от наблюденията на нашитедори най-мощни телескопи. Но екипът от Тексас смята, че може да намери нови улики за произхода на Вселената с нов начин за изследване на началото на пространството и времето, за да се определи кои от конкуриращите теории е вярна.

Най-широко приет теоретичен сценарий за началото на Вселената е инфлацията, която прогнозира, че Вселената се е разширявала експоненциално през първата мъничка част от секундата след началото. Имя и редица алтернативни сценарии като "Big Crunch", според която след "Big Bang" (Големия взрив) Вселената започва да се разширява, разпада се и свива отново в себе си.

Необходимо е да се намерят такива измервания, които могат да правят разлика между тези сценарии.

Един обещаващ източник на информация за начало на Вселената е космическия микровълнов фон (CMB) - остатък от светлината на Големия взрив, който прониква през цялото пространство. Това съчение не е съвсем равномерно, а тези разлики са от квантовите флуктуации, присъствали на раждането на Вселената, а после са разтегнати, когато тя е започнала да се разширява.

Обичайният подход да се разграничат различните сценарии е като се търсят следи от гравитационните вълни, генерирани по време на началната Вселена в космическия микровълнов фон.

В новото изследване Чен и колегите му, д-р Мохамед Хосеин Намджо (Mohammad Hossein Namjoo), постдокторант в Университета на Тексас и Центъра за астрофизика, и д-р Юи Уанг (Yi Wang) от Хонконгския университет описват нова теория, която може да определи кой сценарий е верен.

"Тук ние предлагаме нов подход, който може да ни позволи директно да се разкрие еволюционната история на първичната Вселена от астрофизичните сигнали. Тази история е уникална за всеки сценарий", заяви съавторът Синган Чен от Харвард-Смитсониън център за астрофизика (CFA) и Университета на Тексас в Далас.

Тиктакането на тежките частици

От флуктуациите на космическия микровълнов фон учени са научили много за пространствените вариации на изначалната Вселената, но те не са все още определени във времето, отбелязва Чен. 

Информацията, която в момента имаме е все едно да се покажат на публиката много снимки от филм, без правилна последователност във времето, отбелязва Чен. "В резултат на това, не знаем със сигурност дали началната Вселена се разширява или свива."

Това ново изследване показва, че такива "часовници" съществуват и могат да бъдат използвани за измерване на хода на времето при раждането на Вселената. Тези часовници са под формата на тежки частици, които са очакван продукт на "теорията на всичко", която ще обедини квантовата механика и общата теория на относителността. Те са кръстени "първични стандартни часовници" (primordial standard clocks).

Субатомните тежки частици ще се държат като махало, колебаещо се назад - напред по универсален и стандартен начин. Те дори могат да го правят квантово-механично, без да бъдат тласнати първоначално. Тези трептения или квантови флуктуации ще действат като тиктакане на часовник и ще добавят маркировка за времето на филмовите кадри в аналогията.

Изследователите разбрали, че тежките частици биха присъствали по време на Големия взрив и при двата сценария.

"Тиктакането от тези първични стандартни часовници кореспондира на флуктуациите в измерванията на космическия микровълнов фон, чийто модел е уникален за всеки сценарий", казва съавторът Юи Уан. Но до момента данните не са достатъчно точни, за да забележат тези малки вариации.

Проверката

Тези следи в микровълновия фон днес се изучават активно с помощта на множество наземни и космически обсерватории като BICEP2, „Планк“ и WMAP. Но според астрофизиците са нужни още по-чувствителни и точни наблюдения на микровълново фоново лъчение.

Проекти като BICEP3 и Keck Array, както и много други, свързани с търсенето на гравитационни вълни, могат заедно с това да съберат по-прецизни данни за CMB. Подкрепа може да дойде и по други линии на изследвания като картите на широкомащабната структура на Вселената, включващи галактиките и водорода в космоса. Чен и колегите му очакват първите следи от тиктакането от тези първични стандартни часовници - частици да бъдат открити в близкото десетилетие.

Още по темата

27/12/2015

Космос

Съобщения на цивилизации от преди Големия взрив

03/11/2015

Физика

Учен твърди, че е открил доказателства, че съществуват други вселени

27/06/2015

Космос

Седем пъти се е забавяло и ускорявало разширяването на Вселената