Физики поняли, какой была Вселенная до Большого взрыва
На сегодняшний день теория Большого взрыва, которая также описывает инфляционную модель Вселенной, остается наиболее популярной гипотезой ее образования. Однако ученые до сих пор не могли понять, как связаны эти два совершенно разных периода.
Чтобы решить эту загадку, команда исследователей из колледжа Кеньон, Массачусетского технологического института (MIT) и Лейденского университета Нидерландов смоделировала критический переход от космической инфляции непосредственно к Большому взрыву - период, который они называют "вторичный разогрев".
"Период постинфляционного разогрева создает условия для Большого взрыва и, в каком-то смысле, помещает "взрыв" в Большой взрыв", - говорится в заявлении профессора физики из Массачусетского технологического института Дэвида Кайзера.
Когда во время космической инфляции Вселенная расширилась в мгновение ока, все существующее вещество рассеялось, оставив пространство холодным и пустым. Считается, что во время периода нагрева энергия, обусловливающая инфляционную стадию расширения, "распадается на частицы", говорит ведущий автор исследования Рэйчел Нгуен.
"Как только эти частицы образовались, они начали сталкиваться друг с другом, передавая импульс и энергию", - цитирует Нгуен Live Science. "И это именно тот самый процесс, который нагревает Вселенную и обеспечивает начальные условия для Большого взрыва", - добавила она.
В своем исследовании Нгуен и ее коллеги смоделировали поведение экзотических форм материи под названием инфлатоны. Ученые считают, что эти гипотетические частицы, похожие по природе на бозон Хиггса, создали энергетическое поле, которое привело к космической инфляции. Их модель показала, что при правильных условиях энергия инфлатонов может эффективно перераспределяться для создания разнообразных частиц, необходимых для разогрева Вселенной.
"Когда мы изучаем раннюю Вселенную, то на самом деле мы проводим эксперимент с частицами при очень и очень высоких температурах", - рассказал Том Гиблин, доцент физики в колледже Кеньон в Огайо и соавтор исследования. "Переход от фазы холодной инфляции к горячей должен содержать в себе некоторые ключевые доказательства того, что частицы действительно существуют при этих чрезвычайно высоких энергиях", - добавил он.
Один фундаментальный вопрос, который мучает физиков, заключается в том, как гравитация ведет себя при экстремальных энергиях, присутствующих во время инфляции. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, гравитация воздействует на все вещество одинаково, где ее сила постоянна независимо от энергии частицы. Однако из-за странного мира квантовой механики ученые считают, что при очень высоких энергиях вещество будет реагировать на гравитацию по-разному.
Команда включила это предположение в свою модель, скорректировав силу взаимодействия частиц и гравитации. В результате они обнаружили, что чем больше они увеличивают силу гравитации, тем эффективнее инфлатоны передают энергию для создания частиц горячей материи, обнаруженных во время Большого взрыва. Теперь физики надеются найти новые доказательства своей теории.
"Вселенная хранит так много секретов, и наша задача - узнать ее реальную природу, придумав устройство для их расшифровки. Этот период разогрева должен был где-то оставить свой след. Нам просто нужно его найти", - заключил Гиблин.
