Главная Новости Японские ученые намерены проверить теорию гравитационных волн

Японские ученые намерены проверить теорию гравитационных волн

Ожидается, что предстоящий спутниковый эксперимент LiteBIRD позволит исследовать физику самой ранней Вселенной. Речь идет о доказательстве первичной инфляция, которая якобы проходила при высоких энергиях, пишет Альтернативная наука.

Астрофизики также намерены проверить ряд инфляционных сценариев, действующих при более низких энергиях.

Космологи считают, что на самых ранних стадиях Вселенная прежила очень быстрое расширение, называемое "космической инфляцией". Успех этой гипотезы заключается в том, что даже самые простые инфляционные модели способны точно предсказать неоднородное распределение материи во Вселенной.

Во время инфляции флуктуации вакуума растянулись до астрономических масштабов, став источником всей структуры материального мира, включая анизотропию космического микроволнового фона, распределение темной материи и галактик.

Этот же механизм, как предполагается, породил и гравитационные волны.

Распространяющиеся пульсации пространства и времени важны для понимания физики в эпоху инфляции. В целом, обнаружение гравитационных волн - это определение энергии, при которой происходила инфляция.

Впрочем, остается невыясненным, насколько сильно инфляционное поле, или источник энергии инфляции, ка он изменялся во время инфляции - отношение, называемое "границей Лайта".

Как можно обнаружить первичные гравитационные волны?

Архаичные гравитационные волны, генерируемые вакуумом, чрезвычайно слабы, и их очень трудно обнаружить, но возглавляемая японцами миссия LiteBIRD, возможно, сможет обнаружить их с помощью поляризационных измерений космического микроволнового фона.

В связи с этим теоретическое осмысление архаичных гравитационных волн приобретает все больший интерес, поскольку любое потенциальное открытие LiteBIRD может быть интерпретировано по-разному, в зависимости от отработанных и проверенных сценариев инфляции.

Ожидается, что LiteBIRD сможет обнаружить архаичные гравитационные волны, если действительно инфляция происходила при достаточно высоких энергиях.

Некоторые инфляционные модели, построенные в рамках квантовой гравитации, часто предсказывают очень низкий энергетический масштаб инфляции, и поэтому не могут быть проверены LiteBIRD.

Однако новое исследование ученых, в том числе Института физики и математики Вселенной имени Кавли, показало обратное. Исследователи утверждают, что такие сценарии фундаментальной важности могут быть проверены LiteBIRD, если будет доказано существование дополнительных полей, излучающих гравитационные волны.

Исследователи предлагают идею, логически сильно отличающуюся от обычной.

"В нашей системе помимо гравитационных волн, возникающих от флуктуаций вакуума, существует большое количество гравитационных волн, вызванных квантовыми флуктуациями вакуума дополнительных полей во время инфляции. Благодаря этому мы смогли получить наблюдаемое количество гравитационных волн, даже если инфляция происходит при более низких энергиях", - утверждают ученые.

"Квантовые флуктуации скалярных полей во время инфляции обычно малы, и такие индуцированные гравитационные волны не имеют значения в стандартных инфляционных сценариях. Однако если флуктуации дополнительных полей усиливаются, они могут стать источником значительного количества гравитационных волн", - уверен сотрудник Института им. Кавли Валерий Варданян.

Другие исследователи работали над подобными идеями, но до сих пор не было найдено успешного механизма, основанного только на скалярных полях.

"Базовая проблема заключается в том, что когда вы генерируете гравитационные волны от усиленных флуктуаций дополнительных полей, вы также одновременно генерируете дополнительные флуктуации кривизны, из-за которых Вселенная кажется более громоздкой, чем она есть на самом деле. Мы элегантно развязали генерацию двух типов флуктуаций и решили эту проблему", - поясняет Варданян.

В своей работе исследователи предложили доказательство концепции, основанной на двух скалярных полях, действующих во время инфляции.

"Представьте себе автомобиль с двумя двигателями, соответствующими двум полям нашей модели. Один из двигателей связан с колесами автомобиля, а другой - нет. Первый отвечает за движение автомобиля, а на грязной дороге - за образование всех следов на дороге. Они представляют собой зачатки структуры во Вселенной. Второй двигатель производит только звук. Он представляет собой гравитационные волны и не участвует ни в движении автомобиля, ни в образовании следов на дороге", - поясняет Варданян.

По материалам sciencedaily.com