|
Квадратичная теория меняет взгляд на Большой взрыв
|
|
|
|
Ученые из университета Ватерлоо разработали новый способ понять, как возникла Вселенная, и это может изменить все, что мы знаем о Большом взрыве и самых ранних моментах космической истории. Их работа предполагает, что быстрое раннее расширение Вселенной могло естественным образом возникнуть из более глубокой и полной теории квантовой гравитации. Статья "Ультрафиолетовое завершение Большого взрыва в квадратичной гравитации" опубликована в Physical Review Letters.
|
|
Новый взгляд на Большой взрыв
|
|
|
|
Доктор Ниайеш Афшорди, профессор физики и астрономии в Университете Ватерлоо и Институте Периметра (PI), возглавил исследовательскую группу, которая исследовала новый метод объединения гравитации с квантовой физикой - правилами, управляющими поведением мельчайших частиц во Вселенной. Хотя общая теория относительности успешно работает уже более ста лет, она не работает в экстремальных условиях, существовавших при рождении Вселенной. Чтобы решить эту проблему, команда использовала квадратичную квантовую гравитацию, которая остается математически непротиворечивой даже при чрезвычайно высоких энергиях, подобных той, что наблюдалась во время Большого взрыва.
|
|
|
|
Большинство существующих объяснений Большого взрыва основаны на теории гравитации Эйнштейна, а также на дополнительных компонентах, добавленных вручную. Этот новый подход предлагает более целостную картину, которая связывает самые ранние моменты существования Вселенной с хорошо зарекомендовавшей себя космологической теорией, которую ученые наблюдают сегодня.
|
|
|
|
|
|
|
Инфляция, возникающая из-за квантовой гравитации
|
|
|
|
Исследовательская группа обнаружила, что быстрое раннее расширение в результате Большого взрыва может естественным образом вытекать из этой простой и последовательной теории квантовой гравитации без добавления каких-либо дополнительных ингредиентов. Этот ранний всплеск расширения, часто называемый инфляцией, является центральной идеей современной космологии, поскольку он объясняет, почему Вселенная выглядит так, как она выглядит сегодня.
|
|
|
|
Их модель также предсказывает минимальное количество первичных гравитационных волн, которые представляют собой крошечную рябь в геометрии пространства-времени, возникшую в первые мгновения после Большого взрыва. Эти сигналы могут быть обнаружены в ходе предстоящих экспериментов, что дает редкий шанс проверить идеи о квантовом происхождении Вселенной.
|
|
|
|
"Эта работа показывает, что взрывной ранний рост Вселенной может быть напрямую связан с более глубокой теорией гравитации", - сказал Афшорди. "Вместо того, чтобы добавлять новые элементы к теории Эйнштейна, мы обнаружили, что быстрое расширение возникает естественным образом, когда гравитация рассматривается таким образом, который остается неизменным при чрезвычайно высоких энергиях".
|
|
Проверяемые предсказания в новую эру
|
|
|
|
Исследователи были удивлены тем, насколько проверяемой оказалась их теория.
|
|
|
|
"Несмотря на то, что эта модель имеет дело с невероятно высокими энергиями, она позволяет получить четкие предсказания, которые действительно могут быть использованы в современных экспериментах", - сказал Афшорди. "Эта прямая связь между квантовой гравитацией и реальными данными является редкой и захватывающей".
|
|
|
|
Сроки проведения этой работы очень важны. Космология вступает в новую эру точности, когда новые приборы могут измерять Вселенную с беспрецедентной точностью. Предстоящие исследования галактик, эксперименты с космическим микроволновым фоном и детекторы гравитационных волн становятся достаточно чувствительными, чтобы проверять идеи, которые когда-то были чисто теоретическими. В то же время ученые находят ограничения в простейших моделях раннего расширения Вселенной, что увеличивает потребность в новых подходах, основанных на фундаментальной физике.
|
|
|
|
Руолин Лю, аспирант университета Ватерлоо и ПИ, и доктор Джером Квинтин, преподаватель высшей технической школы и бывший аспирант университета Ватерлоо и ПИ, также внесли свой вклад в это исследование. Команда планирует уточнить свои прогнозы для предстоящих экспериментов, чтобы изучить, как их концепция связана с физикой элементарных частиц и другими загадками ранней Вселенной. Их долгосрочная цель - укрепить связь между квантовой гравитацией и наблюдательной космологией.
|
|
|
|
Источник
|
