Гигантски балони - ускорители на частици - са оформили силите на Вселената след Големия взрив

Запознайте се с "бъбълтроните", които може да са помогнали за изграждането на Вселената такава, каквато я познаваме

Ваня Милева Последна промяна на 31 юли 2023 в 00:01 14607 0

Хъбъл заснема гигантски газов балон в космоса.

Кредит NASA Goddard

Хъбъл заснема гигантски газов балон в космоса.

Началото на нашата Вселена се бележи с най-драматичните, трансформиращи и високоенергийни събития, които някога са се случвали. Движещата сила на тези енергии е разширяването на пространство-времето и произтичащото от това разделяне на фундаменталните сили на природата.

И в тази фрагментация може да са се появили огромни мехури и са се сблъскали един с друг, захранвайки енергии, които са невъобразимо по-големи от най-усъвършенстваните ускорители на частици, създадени от човека, предполага ново изследване, публикувано в базата данни за препринти arXiv.

Тези страховитни енергии са успели да изпълнят Вселената с частици тъмна материя, микроскопични черни дупки и много други. А името на тези свръхенергийни структури на ранната вселена е "бъбълтрони", пишат изследователите.

Балони с хаос

Четирите фундаментални сили на природата - електромагнетизъм, силно ядрено, слабо ядрено и гравитация - не винаги са били толкова различни. При високи енергии тези сили започват да се сливат. Вече можем да открием това в нашите най-мощни ускорители на частици, където електромагнетизмът и слабата ядрена сила се сливат в обединена "електрослаба" сила. Въпреки че не е доказано, физиците подозират, че при още по-високи енергии другите сили също се сливат в една единствена, обединена сила.

Но единственият път, когато Вселената е имала енергията, необходима за това, е по-малко от секунда след Големия взрив. Докато пространството се е охлаждало и разширявало от това ранно състояние, силите са се разделяли една от друга в титанични моменти на фазов преход. Това разделяне може да е било плавно и спокойно, като прехода на топящ се лед във вода, или невероятно бурен, като прехода на кипяща вода в пара.

Хипотезата на великото обединение, която се споделя от много физици, казва, че различните фундаментални взаимодействия са прояви на единно, по-общо взаимодействие. Това обединение трябва да се случи при огромни енергии, такива, които са съществували , според теоретиците по време на Големия взрив. С понижаване на енергията от обединеното взаимодействие се отделя първо гравитационно взаимодействие, след това силното, а накрая - електрослабото взаимодействие се разпада на слабо и електромагнитно.

Ако преходите са били бурни, тогава вселената може да е била за кратко изпълнена с гигантски мехури, предполага новото изследване. Извън тези балони са останали обединените сили. Но вътре в мехурите пространството ще е напълно различно от силите, отделени една от друга. В крайна сметка тези мехури биха се разширили и сблъскали, превръщайки Вселената в напълно нова реалност.

Но тези мехури не се появяват и изчезват, без да оставят следа, бълбукайки като отворена кутия газирана напитка. Мехурите биха пренесли наистина огромни количества енергия - порядъци повече енергия от всеки създаден от човека или естествен процес в днешния космос.

Разширяващите се граници на мехурите могат да ускорят близките частици до невероятно високи скорости. След това тези частици се блъскват в други, точно както правят в експериментите с лабораторни ускорители на частици, създавайки потоци от освободената енергия и нови частици. Освен това мехурите в крайна сметка биха се слели, превръщайки се в друг източник на създаване на частици.

Изследователите откриват, че тези бъбълтрони биха могли да достигнат енергиите, необходими за задействане на образуването на хипотетичните частици тъмна материя. Тези частици биха имали достатъчно маса и изобилие, за да обяснят наблюдаваното количество тъмна материя във Вселената според изчисленията на екипа. Те биха могли да бъдат и фабрики за много по-екзотични обекти, като микроскопични черни дупки, които веднага се изпаряват, добавяйки енергията си към сместа.

Най-важното, което изследователите откриват, че разширяването и сблъсъкът на бъбълтроните биха създали хааос от гравитационни вълни. Тези гравитационни вълни биха прокънтяли през цялата вселена като гигантска камбана и ще останат в космоса днес, милиарди години по-късно.

Последните изследвания описват Вселената, залята от фоново бръмчене на гравитационни вълни. Въпреки че повечето от вълните вероятно се дължат на сблъскващи се свръхмасивни черни дупки, някои от тях може да са реликви от процеси в изключително ранната Вселена, като издигането и падането на бъбълтроните.

Изследователите посочват, че бъдещи анализи с пулсарни масиви, както и предстоящи детектори на гравитационни вълни като LISA и телескопа "Айнщайн", може да успеят да намерят преки доказателства за значителното - но мимолетно - съществуване на бъбълтроните.

Справка: Bubbletrons; Iason Baldes, Maximilian Dichtl, Yann Gouttenoire, Filippo Sala; 
https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.15555

Източник: Giant 'bubbletrons' shaped the forces of the universe moments after the Big Bang, new study suggests, Live Science

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !