V príbehu je, ako vznikol náš vesmír. Najskôr sa vesmír rýchlo nafúkol ako balón. Potom sa všetko rozrástlo.
Ale ako sú tieto dve obdobia prepojené, unikli fyzici. Nová štúdia teraz navrhuje spôsob, ako prepojiť tieto dve epochy.
V prvom období sa vesmír rozrástol z takmer nekonečne malého bodu na takmer osem miliárd (to je 1, potom 27 núl), ktorých veľkosť klesla za menej ako triliónty sekundy. Po tomto období inflácie nasledovalo postupnejšie, ale násilnejšie obdobie rozširovania, ktoré poznáme ako Veľký tresk. Počas Veľkého tresku sa neuveriteľne horúca ohnivá guľa základných častíc - napríklad protónov, neutrónov a elektrónov - rozšírila a ochladila na atómy, hviezdy a galaxie, ktoré dnes vidíme.
Teória Veľkého tresku, ktorá popisuje kozmickú infláciu, zostáva najrozšírenejším vysvetlením toho, ako náš vesmír začal, ale vedci sú stále zmätení tým, ako sú tieto úplne odlišné obdobia expanzie spojené. Na vyriešenie tohto kozmického hádanky simuloval tím vedcov z Kenyon College, Massachusettsov technologický inštitút (MIT) a holandská „Leidenská univerzita“ kritický prechod medzi kozmickou infláciou a Veľkým treskom - obdobie, ktoré nazývajú „ohrievanie“.
„Obdobie po inflácii znova zohrieva podmienky pre Veľký tresk av určitom zmysle dáva do Veľkého tresku„ tresk “, uviedol vo vyhlásení David Kaiser, profesor fyziky na MIT. „Je to toto preklenovacie obdobie, keď sa všetko peklo rozpadne a hmota sa správa inak než jednoducho.“
Keď sa vesmír počas kozmickej inflácie rýchlo rozrastal, všetka existujúca hmota sa rozšírila a vesmír zostal chladným a prázdnym miestom, zbavený horúcej polievky častíc potrebnej na zapálenie Veľkého tresku. Počas obdobia opätovného zohrievania sa predpokladá, že inflácia poháňaná energiou sa rozpadne na častice, uviedla Rachel Nguyen, doktorandka fyziky na University of Illinois a hlavný autor štúdie.
„Akonáhle sa tieto častice vyrobia, odrazia sa a zrazia sa do seba, prenášajú hybnosť a energiu,“ povedal Nguyen pre Live Science. "A to je to, čo termizuje a ohrieva vesmír, aby sa stanovili počiatočné podmienky pre Veľký tresk."
Nguyen a jej kolegovia vo svojom modeli simulovali správanie exotických látok nazývaných inflatóny. Vedci si myslia, že tieto hypotetické častice, podobné svojou povahou ako Higgsov bozón, vytvorili energetické pole, ktoré viedlo kozmickú infláciu. Ich model ukázal, že za správnych podmienok by sa energia inflátok mohla efektívne distribuovať, aby sa vytvorila rozmanitosť častíc potrebných na opätovné zahriatie vesmíru. Výsledky zverejnili 24. októbra v časopise Physical Review Letters.
Téglik pre vysokoenergetickú fyziku
„Keď študujeme raný vesmír, v skutočnosti robíme časticový experiment pri veľmi vysokých teplotách,“ povedal Tom Giblin, docent fyziky na Kenyon College v Ohiu a spoluautor štúdie. „Prechod z chladného inflačného obdobia do horúceho obdobia by mal viesť k niektorým kľúčovým dôkazom o tom, aké častice skutočne existujú pri týchto extrémne vysokých energiách.“
Jednou zo základných otázok, ktorá trápia fyzikov, je to, ako sa gravitácia správa pri extrémnych energiách prítomných počas inflácie. V teórii všeobecnej relativity Alberta Einsteina sa predpokladá, že všetka hmota je ovplyvnená gravitáciou rovnakým spôsobom, kde sila gravitácie je konštantná bez ohľadu na energiu častice. Vedci si však kvôli zvláštnemu svetu kvantovej mechaniky myslia, že pri veľmi vysokých energiách hmota reaguje na gravitáciu odlišne.
Tím začlenil tento predpoklad do svojho modelu vyladením toho, ako silne častice interagovali s gravitáciou. Objavili, že čím viac zvyšujú gravitačnú silu, tým účinnejšie inflatóny prenášajú energiu na výrobu zoo častíc horúcich látok nájdených počas Veľkého tresku.
Teraz musia nájsť dôkazy, aby posilnili svoj model niekde vo vesmíre.
„Vesmír má toľko tajomstiev, ktoré sú kódované veľmi komplikovaným spôsobom,“ povedal Giblin pre Live Science. „Je našou úlohou dozvedieť sa o podstate reality tým, že sme prišli s dekódovacím zariadením - spôsobom, ako extrahovať informácie z vesmíru. Simulácie používame na to, aby sme predpovedali, ako by mal vesmír vyzerať, aby sme ho mohli skutočne začať dekódovať. Toto obdobie opätovného zahrievania by malo zanechať odtlačok niekde vo vesmíre. Potrebujeme ho iba nájsť. ““
Ale zistenie, že odtlačok môže byť zložité. Náš najskorší pohľad na vesmír je bublina žiarenia, ktorá zostala niekoľko stotisíc rokov po Veľkom tresku, nazývaná kozmické mikrovlnné pozadie (CMB). CMB však naznačuje iba stav vesmíru počas tých prvých kritických sekúnd narodenia. Fyzici ako Giblin dúfajú, že budúce pozorovania gravitačných vĺn poskytnú konečné vodítka.
