|
Темная материя и тайны Большого взрыва
|
|
|
|
Гравитационные волны - рябь в пространстве-времени, предсказанная Эйнштейном почти столетие назад, - были впервые обнаружены в 2015 году. Новое исследование, проведенное под руководством Яноу Цуй, адъюнкт-профессора физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде, сообщает, что очень простые формы материи могли создать заметный фон гравитационных волн вскоре после Большого взрыва.
|
|
|
|
"Этот механизм создания обнаруживаемого фона гравитационных волн может пролить свет на загадочный сигнал гравитационных волн, недавно зафиксированный обсерваториями синхронизации пульсаров", - сказал Цуй. "Еще одним захватывающим выводом является то, что та же самая форма материи может быть идентифицирована как темная материя, таинственное вещество, которое, как полагают, составляет большую часть массы Вселенной и которое озадачивало ученых на протяжении десятилетий".
|
|
|
|
Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, открывает путь к открытию новой фундаментальной физики с использованием крупнейшей лаборатории - самой Вселенной. В следующих вопросах и ответах Цуй отвечает на несколько вопросов об исследовании.
|
|
Что это за очень простые формы материи?
|
|
|
|
Простая форма материи - это разновидность сверхлегкой материи со скалярным полем. Скалярность означает, что материя не имеет внутреннего вращения (спина), и она напоминает бозон Хиггса. Эти формы материи очень легкие, каждая из них имеет массу в миллионную или даже миллиардную часть массы электрона. Из-за своей очень малой массы они действуют скорее как волны, чем как частицы, и пронизывают Вселенную.
|
|
|
Гравитационные волны (GW) должны обладать достаточно высокой интенсивностью, аналогичной электромагнитным волнам, чтобы текущие эксперименты были достаточно чувствительными для их улавливания. Кроме того, они должны находиться в частотных диапазонах, к которым чувствительны эти эксперименты; пока что из-за технологических ограничений можно обнаружить только определенные диапазоны частот GW.
|
|
Эти простые формы материи генерируют заметный фон излучения гравитационных волн вскоре после Большого взрыва и ни в какое другое время?
|
|
|
|
Да, GW генерируются в эпоху, когда скорость расширения Вселенной примерно равна массе скалярного поля. За пределами этой точки оно прекратилось бы, поскольку производство частиц в какой-то момент было бы остановлено внутренним механизмом. Когда я говорю "вскоре после Большого взрыва", это означает, что с момента его возникновения прошла еще доля секунды. Вскоре после Большого взрыва могло произойти образование ГВ из астрофизических источников, таких как слияние черных дыр, которое наблюдала гравитационно-волновая обсерватория с лазерным интерферометром.
|
|
Почему эти простые формы материи не были известны до сих пор?
|
|
|
|
Они не взаимодействуют с известной материей другими способами, кроме сверхслабого гравитационного взаимодействия. Продемонстрированный нами сигнал GW - это способ их обнаружения. Но если это темная материя, мы узнали о них из общих данных о темной материи. Опять же, поскольку они взаимодействуют с видимой материей только гравитационно, а это очень слабо, мы мало что знали о них раньше.
|
|
Вы говорите, что было бы интересно идентифицировать эту простую форму материи как темную материю. Это потому, что мы, наконец, узнаем, из чего состоит темная материя?
|
|
|
|
Да, это один из самых ярких моментов. Но также весьма нетривиально производить обнаруживаемые GW, и мы обнаружили, что простая форма материи, возможно, темная материя, может производить такие GW, что является значительным теоретическим достижением. Кроме того, как упоминалось ранее, загадочное открытие времени появления пульсара в прошлом году может быть объяснено этим механизмом.
|
|
|
|
Источник
|
