
北京时刻12月4日音讯,时空中或许存在着“裂缝”,但人类的望远镜还无法看到它们。这些陈旧的裂缝(假如的确存在的话)是大爆炸后极短时刻里的剩余,其时国际刚刚从一个更火热、更生疏的状况,向咱们今日看到的更冷、更了解的状况改变。一项新理论称,这场被物理学家称为“相变”的大冷却,在国际中发作的时刻并不共同,某些当地要比其他当地开端得更早。
国际中的这些裂缝假如存在的话,很或许是大爆炸后极短时刻里的剩余
更冷的国际部分构成气泡,并在空间中扩张,直到它们遇到其他气泡。终究,全部的空间都发作了改变,本来的国际消失了。
可是,这种陈旧的高能状况或许存在于气泡之间的鸿沟,时空结构的冷却区域在这里相遇,并没有彻底交融在一起,然后构成了裂缝。一些物理学家以为,在国际微波布景辐射(CMB)中,咱们或许仍能发现一些依据,标明这些被称为“国际弦”的裂缝或瑕疵的存在。不过,一篇新论文指出,这个依据太弱小了,任何望远镜都无法将其与噪音分辩出来。
论文作者之一、加拿大蒙麦吉尔大学的物理学家奥斯卡·赫尔南德斯(Oscar Hernandez)表明,国际弦是很难幻想的物体,但在咱们了解的国际里,也能够找到一些类比的东西。他说:“你有没有在结冰的湖面上走过?你会留意到结冰的湖面上有裂缝吗?湖面仍然很巩固,没什么可怕的,可是也存在裂缝。”
这些裂缝的构成进程就类似于国际弦的相变进程。“冰是经过相变的水,”赫尔南德斯说,“水分子以液体的方式自在移动,然后在某个当地,它们忽然开端构成晶体……水分子开端衔接成片,一般呈六边形。现在,幻想你用一片片完美的六边形瓷砖来铺在湖面上。假如在湖的另一端,又有人开端铺瓷砖的话,那你的瓷砖能排成一行的时机根本上为零。”
在结冰的湖面上,不完美的交汇处会构成长长的裂缝。在时空交错的结构中,假如根底物理理论是正确的话,就或许会构成国际弦。研讨人员以为,太空中存在着决议根本力和粒子行为的场。国际开始的相变发生了这些场。
“或许存在一个与某种粒子有关的场,在某种含义上,它有必要‘挑选一个冻住和冷却的方向’。而且因为国际真的很大,在国际的不同部分,这个场会挑选不同的方向,”赫尔南德斯说,“现在,假如这个场契合某些条件……那么当国际冷却下来时,就会有不接连的线,就会有无法冷却的能量线。”
今日,这些交会点将以无限细的能量线的方式呈现,穿过国际空间。埃尔南德斯指出,发现这些国际弦的含义严重,因为它们将成为新的依据,证明物理学比当时模型所答应的更大、更杂乱。
现在,最先进的粒子物理学理论被称为规范模型。该模型包含了组成原子的夸克和电子,以及其他更独特的粒子,如希格斯玻色子和中微子。
可是,虽然能解说许多独特的现象,但大多数物理学家仍以为规范模型是不完整的。研讨人员提出了许多扩展该模型的主意,比方超对称粒子和超弦理论。超弦理论以为,全部的粒子和力都能够解说为细小的、多维的“弦”的振荡。有必要留意一下的是,超弦理论中的“弦”与国际“弦”是不同的。因为可用的比方并不多,有时不同范畴的物理学家会重复使用同一个。
“人们十分看好的许多规范模型扩展——比方超弦理论和其他许多理论——都会自然地导向(大爆炸后)暴胀发生的国际弦,”埃尔南德斯说,“所以咱们得到了一个被许多模型猜测的东西,假如它们不存在,那么全部这些模型都会被扫除。”而假如咱们能找到这些国际弦,那将是令人兴奋的发现。
埃尔南德斯等研讨者在11月18日发表于arXiv数据库的论文中写道,自2017年以来,人们对在国际微波布景中寻觅国际弦发生了稠密的爱好。
包含赫尔南德斯在内的一些研讨者曾以为,卷积神经网络——一种强壮的模式识别软件——将是发现国际微波布景中国际弦结构依据的最佳东西。他们在2017年的另一篇论文中写道,假设有一张完美的、无噪声的国际微波布景辐射图,那么即使其能量水平(或“张力”)十分低,咱们也有必定的或许经过运转这种神经网络的计算机找到国际弦。
可是,在这篇2019年的新论文中,他们再次评论了这个主题,而且指出,在实际中,简直必定不或许为神经网络供给满足明晰的国际微波布景数据,来检测这些潜在的国际弦。其他更亮的微波源会使国际微波布景模糊不清,难以彻底别离。即使是现在最好的微波仪器也不行完美,分辩率有限,其记载精度也会随像素的改变而随机动摇。研讨人员写道,他们发现全部这些要素加在一起,会形成某些特定的程度的信息丢掉,而任何当时或方案中记载和剖析国际微波布景的办法都无法战胜这样的一个问题。这种寻觅国际弦的办法是行不通的。
但他们也写道,这并不代表全部就此结束。寻觅国际弦的新办法之一,是根据丈量国际在国际古代部分各个方向的胀大。埃尔南德斯表明,这种被称为“21厘米强度测绘”(21 centimeter intensity mapping)的办法不依赖于研讨单个星系的运动,也不依赖于国际微波布景的准确图画。相反,它是根据在深空的全部部分丈量氢原子脱离地球的平均速度。
之所以称为“21厘米强度测绘”,是因为氢原子会释放出21厘米波长的电磁能量。现在地球上还没有能施行这一办法的天文台。研讨人员表明,一旦有满足勘探才能的天文台上线,他们就有期望在数据中找到国际弦的更明晰依据,到时间隔国际弦的发现就不远了。










