Космическото микровълново фоново лъчение (CMB) е остатъкът от радиацията от малко след Големия взрив. CMB, както е английското съкращение, е открит през 1964 г. и оттогава е внимателно проучван многократно, включително от космически телескопи като COBE, WMAP и Planck.
Но изследванията все още продължават и през следващите години няколко нови детектора ще работят за по-нататъшно изследване на радиацията, което може да ни каже повече за Големия взрив, създал Вселената преди 13,8 милиарда години. Например японците искат да пуснат сателита LiteBIRD, а американците изграждат CMB Stage 4 (CMB-S4) обсерватории на Южния полюс, всички специфични високочувствителни CMB детектори.
Астрономите от Католическия университет в Льовен наскоро разглеждат възможностите на това ново поколение детектори и смятат, че те могат да открият така наречените първични гравитационни вълни и по този начин могат да научат повече за връзката между космическата инфлация (т.нар. инфлатонно поле) и елементарните частици. Тази инфлация все още е хипотетичен кратък период, в който Вселената нараства експоненциално и енергията за това ускорено разширение идва от - също толкова хипотетичното - инфлационно поле и свързаната с него инфлационна частица.
Илюстрация, показваща как различните експерименти биха дали информация за свързването на инфлацията (y) и началната температура на Големия взрив (Treh). Кредит: Drewes & Ming, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.031001
Елементарните частици и силите между тях се описват от Стандартния модел, който датира от 70-те години на миналия век. Известно е, че Стандартният модел не разказва цялата история на частиците, защото неща като тъмна енергия и тъмна материя и гравитацията липсват в Стандартния модел.
"Един от най-удивителните аспекти на Стандартния модел на физиката на елементарните частици е, че той не само описва всички елементарни частици, открити на Земята, от гледна точка на няколко симетрии и шепа числа, но тези закони също изглеждат достатъчно универсални, за да поддържат в отдалечени региони на космоса и в процеси, случили се в първите мигове след Големия взрив“, отбелязват пред Phys.org Марко Дрюс (Marco Drewes) и Лей Мин (Lei Ming), двамата автори на статията.
"Естествен въпрос е да се запитаме колко далеч можем да се върнем назад в историята с теориите за физиката на елементарните частици – и какво можем да научим от ранната вселена за новата физика отвъд Стандартния модел."
Двамата учени се надяват Големият взрив да може да ни разкаже повече за Стандартния модел.
Теорията за космическата инфлация, предложена за първи път през 1979 г., би осигурила глобалната хомогенност, наблюдавана в голям мащаб във Вселената.
Заради инфлацията, горещата плазма, съставляваща Вселената, би се охладила и едва след фазата на инфлация - която продължава много кратко време - се случва класическият горещ Голям взрив, какъвто го познаваме. Това се нарича "повторно космическо нагряване".
Повторното нагряване се задвижва от взаимодействията между полето, предизвикващо космическата инфлация (т.е. инфлатона) и други частици и следователно е чувствително към фундаменталната константа на свързване, която управлява силата на това взаимодействие (инфлатонното свързване). Аналог на това свързване, вкоренено в гимназиалната физика, би бил например елементарният заряд, който управлява силата на взаимодействие между електрическото поле и заредените частици.
Марко Дрюс и Лей Мин смятат, че бъдещите CMB детектори ще могат да открият това повторно космическо нагряване в CMB.
Твърди се, че загреването е резултат от взаимодействието между инфлационното поле и вече известните елементарни частици, като кварки, фотони и електрони, и колко силно е това взаимодействие зависи от така наречената константа на свързване на инфлационното поле.
CMB-S4 и LiteBIRD трябва да могат да измерват силата на тази константа. EUCLID, който вече прави наблюдения, и бъдещият радиотелескоп SKA също биха могли да допринесат.
Справка: Marco Drewes et al, Connecting Cosmic Inflation to Particle Physics with LiteBIRD, CMB-S4, EUCLID, and SKA, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.031001
https://phys.org/news/2024-08-cosmic-microwave-background-probe-inflation.html
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари