|
Ранее неизвестный фазовый переход в ранней Вселенной
|
|
|
|
Подумайте о доведении кастрюли с водой до кипения: когда температура достигает точки кипения, в воде образуются пузырьки, которые лопаются и испаряются, когда вода закипает. Это продолжается до тех пор, пока не прекратится переход воды из жидкой фазы в пар. Это приблизительно представление о том, что произошло в очень ранней Вселенной, сразу после Большого Взрыва, 13,7 миллиарда лет назад. Идея исходит от физиков элементарных частиц Мартина С. Слота из Центра космологии и феноменологии физики элементарных частиц Университета Южной Дании и Флориана Нидерманна из Северного института теоретической физики (NORDITA) в Стокгольме. Нидерманн — бывший постдоктор в исследовательской группе Sloth. В этой новой научной статье они представляют еще более прочную основу для своей идеи.
|
|
|
|
«Необходимо представить себе, что пузыри возникали в разных местах ранней Вселенной. Они становились больше и начали врезаться друг в друга. В конце концов возникло сложное состояние сталкивающихся пузырей, которые высвобождали энергию и в конечном итоге испарялись», — сказал Мартин С. . Лень. В основе их теории фазовых переходов в пузырящейся Вселенной лежит очень интересная проблема с вычислением так называемой постоянной Хаббла; значение того, насколько быстро расширяется Вселенная. Ленивец и Нидерманн считают, что здесь играет роль бурлящая Вселенная.
|
|
|
Постоянную Хаббла можно очень надежно рассчитать, например, анализируя космическое фоновое излучение или измеряя скорость удаления от нас галактики или взрывающейся звезды. По словам Слота и Нидерманна, оба метода не только надежны, но и научно признаны. Проблема в том, что эти два метода не приводят к одной и той же постоянной Хаббла. Физики называют эту проблему «напряжением Хаббла». «В науке вы должны быть в состоянии достичь одного и того же результата, используя разные методы, поэтому здесь у нас есть проблема. Почему мы не получаем один и тот же результат, когда мы так уверены в обоих методах?» — сказал Флориан Нидерманн.
|
|
|
|
Слот и Нидерманн считают, что нашли способ получить одну и ту же постоянную Хаббла, независимо от того, какой метод используется. Путь начинается с фазового перехода и пузырящейся Вселенной — и, таким образом, ранняя бурлящая Вселенная связана с «напряжением Хаббла». «Если мы предполагаем, что эти методы надежны — а мы думаем, что они таковы, — тогда, возможно, проблема не в методах. Может быть, нам нужно посмотреть на отправную точку, на основу, к которой мы применяем методы. Может быть, эта основа неверна."
|
|
|
|
Основой для методов является так называемая Стандартная модель, которая предполагает, что в ранней Вселенной было много излучения и материи, как нормальной, так и темной, и что это были доминирующие формы энергии. Излучение и обычное вещество были сжаты в темную, горячую и плотную плазму; состояние Вселенной в первые 380 000 лет после Большого Взрыва. Когда вы основываете свои расчеты на Стандартной модели, вы получаете разные результаты о том, насколько быстро расширяется Вселенная, и, следовательно, разные константы Хаббла. Но, может быть, в ранней Вселенной действовала новая форма темной энергии? Ленивец и Нидерманн думают так.
|
|
|
|
Если вы представите идею о том, что новая форма темной энергии в ранней Вселенной внезапно начала пузыриться и претерпевать фазовый переход, расчеты согласуются. В своей модели Ленивец и Нидерманн получают одну и ту же постоянную Хаббла при использовании обоих методов измерения. Они называют эту идею Новой Ранней Темной Энергией — NEDE. Ленивец и Нидерманн считают, что эта новая темная энергия претерпела фазовый переход, когда Вселенная расширилась, незадолго до того, как она перешла из состояния плотной и горячей плазмы во вселенную, которую мы знаем сегодня.
|
|
|
|
«Это означает, что темная энергия в ранней Вселенной претерпела фазовый переход, точно так же, как вода может менять свое состояние между замороженным, жидким и паровым. В процессе энергетические пузыри в конечном итоге сталкивались с другими пузырьками и по пути высвобождали энергию», — сказал он. Нидерманн. «Это могло длиться что угодно, от безумно короткого времени — возможно, всего лишь времени, необходимого для столкновения двух частиц — до 300 000 лет. Мы не знаем, но мы пытаемся выяснить это», — добавил Ленивец.
|
|
|
|
Итак, модель фазового перехода основана на том факте, что Вселенная ведет себя не так, как говорит нам Стандартная модель. Предположение о том, что что-то не так с нашим фундаментальным пониманием Вселенной, может показаться немного безумным с научной точки зрения; что вы можете просто предположить существование неизвестных до сих пор сил или частиц, чтобы решить хаббловское напряжение. «Но если мы доверяем наблюдениям и расчетам, мы должны признать, что наша текущая модель Вселенной не может объяснить данные, и тогда мы должны улучшить модель. «Похоже, что фазовый переход в темной энергии является недостающим элементом в текущей Стандартной модели для объяснения различных измерений скорость расширения Вселенной».
|
|
|
|
Источник
|
