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新的研究提示巨大的“气泡子”在大爆炸后瞬间形成了宇宙的力

(2023-07-31 09:26:01)
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it

杂谈

新的研究提示巨大的“气泡子”在大爆炸后瞬间形成了宇宙的力

News

By Paul Sutter

2023/7/31

Cosmology

见见“气泡子(bubbletrons)”------可能已经帮助了建立我们所知道的宇宙的理论粒子加速器。

新的研究提示巨大的“气泡子”在大爆炸后瞬间形成了宇宙的力

哈勃望远镜在太空中窥探一个巨大的气泡。 (Image credit: NASA Goddard)

极端早期宇宙特征从来发生的最灾难的变革的和高能量事件。驱动这些能量的是宇宙的膨胀和由此造成的自然的基本力的块化。

627在预印本数据库arXiv上发表的新研究提出在这种块化中,大质量的气泡可能已经浮现并与彼此碰撞,提供高达会甚至让我们的最先进的人造粒子加速器害羞的能量。

研究人员写道,这些令人敬畏的能量可能已经用暗物质粒子、微观黑洞和更多的淹没了宇宙。那些超高能量的早期宇宙结构的名字呢?见见“气泡子”。

混沌的气泡

自然的四种基本力------电磁力、强核力、弱核力和引力------并不总是如此不同的。在高能量下,这些力开始来合并。我们已经能在我们最强大的粒子对撞机中检测这个,在那里电磁力和弱核力合并成一个统一的“电弱”力。虽然没有被证实,但物理学家强烈的怀疑在甚至更高的能量其他力也合并成一个单一的、统一的力。

但这个宇宙有过需要来做这个的能量的唯一时间是在大爆炸后不到一秒。随宇宙从那个早期状态冷却和膨胀,力在相变的巨大时刻从彼此分裂开。这种分裂可能一直是平滑和宁静的,就像冰融化成水的过渡一样,或者令人难以置信的暴力,就像水沸腾成蒸汽的转变一样。

新的研究提出,如果转变是剧烈的,那么这个宇宙可能已经是短暂的充满巨大的气泡。在这些气泡之外,统一的力仍然。但在气泡内部,宇宙会一直是完全的不同,有力从彼此分裂开。最终,这些气泡会已经膨胀和碰撞,将这个宇宙完全转化成新的现实。

但这些气泡不会刚好不用留下一个痕迹已经来来去去,就像一个打开的汽水罐一样嘶嘶。这些气泡会已经携带真的巨大量的能量------比当今宇宙中任何人为或自然过程更多数个数量级的能量。

气泡的膨胀的边缘可以将附近的任何粒子加速到令人难以置信的高速。然后这些粒子会撞进其他粒子,就像它们在实验室粒子加速器实验中做的一样,创造一个释放的能量和新粒子的淋浴。此外,气泡最终会已经合并,变成粒子创造的另一个来源。

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研究人员发现这些气泡子可能已经达到了来触发假设的暗物质粒子的形成所需的能量。按照团队的计算,这些粒子会已经有足够的质量和丰度来解释宇宙中观测到的暗物质的量。它们也可能一直是更异域物体的工厂,像立即的蒸发的微观黑洞,将它们的能量添加到这种混合物。

最重要的是,研究人员发现了气泡子的膨胀和碰撞会已经创造一个引力波的杂音。这些引力波会像一个巨大的钟一样响彻整个宇宙并数十亿年后今天坚持在宇宙中。

最近的研究指向在一个引力波的背景嗡嗡声中的一个宇宙冲刷。虽然大多数波可能由于超大质量黑洞的碰撞,但其中一些可能是来自宇宙极端早期中过程的遗物,像气泡子的兴衰。研究人员指出,未来用脉冲星定时阵列分析以及即将到来的引力波探测器如激光干涉仪空间天线和爱因斯坦望远镜,可能能够发现气泡子的存在的重要但短暂的直接证据。

 https://www.livescience.com/space/cosmology/giant-bubbletrons-shaped-the-forces-of-the-universe-moments-after-the-big-bang-new-study-suggests

 

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