Новости и события » Общество » Странные квантовые объекты могут объяснить, почему мы существуем

Странные квантовые объекты могут объяснить, почему мы существуем

Странные квантовые объекты могут объяснить, почему мы существуем

Одна из самых больших космологических загадок заключается в том, почему Вселенная состоит из гораздо большего количества материи, чем антивещества, и, по сути, почему мы существуем. Теперь команда физиков-теоретиков утверждает, что они знают, как найти ответ. Все, что им нужно сделать, это обнаружить гравитационные волны, создаваемые причудливыми квантовыми объектами, называемыми Q-шарами.

У каждой частицы обычной материи есть партнер из антивещества с противоположными характеристиками - и когда материя взаимодействует с антивеществом, эти две частицы уничтожают друг друга. Этот факт делает наше существование загадкой, поскольку космологи почти уверены, что на заре Вселенной были произведены равные количества материи и антивещества; эти партнеры из материи и антивещества должны были уничтожить друг друга, оставив Вселенную вообще лишенной материи. Тем не менее, материя существует, и исследователи постепенно открывают причины, почему.

Одна потенциальная причина может заключаться в Q-шарах, теоретических "глыбах", которые образовались в моменты после Большого взрыва, до того, как Вселенная быстро надулась, как воздушный шар. Эти объекты будут содержать свою собственную асимметрию материи и антивещества, что означает, что внутри каждого Q-шара будут существовать неравные части материи и антивещества. Когда эти Q-шары "лопнули", они высвободили бы больше материи, чем антивещества, и вызвали бы гравитационную рябь в пространстве-времени. Согласно новой статье, опубликованной 27 октября в журнале Physical Review Letters, если бы эти объекты действительно существовали, мы могли бы обнаружить их с помощью гравитационных волн.

Согласно физике элементарных частиц, ткань Вселенной покрыта различными квантовыми полями, каждое из которых описывает какое-то свойство (например, электромагнетизм) во всех точках пространства. Колебания этих полей порождают фундаментальные частицы, составляющие нашу физическую реальность. Чтобы проиллюстрировать, как работают эти поля, представьте себе батут с шаром для боулинга, сидящим в центре. Форма, которую шар для боулинга придает батуту, показывает, сколько энергии любая точка поля вкладывает во Вселенную - чем ближе к центральной точке, тем больше потенциальная энергия. Подобно тому, как форма поверхности батута определяет, как шарик будет катиться по шару для боулинга, "форма" поля определяет поведение поля.

Одна теория, предложенная в 1985 году физиками Принстонского университета Яном Аффлеком и Майклом Дайном, пытается объяснить асимметрию материи и антивещества Вселенной, утверждая, что поля, которые управляли этой ранней инфляцией Вселенной, должны были быть довольно мелкими, чтобы для того, чтобы произошла инфляция - другими словами, шар для боулинга в центре батута не был очень тяжелым. И точно так же, как шарик, катящийся по неглубокой впадине шара для боулинга, не набирает и не теряет большую скорость, форма поля означала, что энергия, управляющая инфляцией Вселенной, оставалась однородной.

Поскольку инфляция требует этой однородности, поле не может слишком сильно взаимодействовать с любыми другими полями (по сути, с другими трамплинами) для создания частиц. Но согласно теории Аффлека и Дайна, это поле взаимодействовало с другими таким образом, что создавало больше частиц материи, чем частиц антивещества. Чтобы сохранить эту однородную форму, поле содержало эти частицы в виде "омков".

"Эти комки называются Q-шарами. Это просто комки поля", - сказал ведущий автор Грэм Уайт, физик из Института физики и математики Вселенной Кавли.

По мере того как Вселенная расширялась, эти Q-шары болтались вокруг. "И в конечном итоге они становятся самой важной частью Вселенной с точки зрения того, сколько в них энергии по сравнению с остальной Вселенной".

Но они не вечны. Когда Q-шары действительно исчезают, наполняя Вселенную большим количеством вещества, чем антивещества, они делают это так внезапно, что производят звуковые волны. Согласно новому исследованию, эти звуковые волны действуют как источник ряби в пространстве-времени, известной как гравитационные волны. Команда Уайта утверждает, что если эти гравитационные волны существуют, их можно измерить здесь, на Земле, с помощью таких детекторов, как космический массив лазерных интерферометров NASA (LISA) и подземный телескоп Эйнштейна.

Это не единственная теория, объясняющая асимметрию материи и антивещества Вселенной. Но Уайт сказал, что это нормально, поскольку мы находимся в волнующем моменте, когда, если одна из этих парадигм верна, мы, вероятно, сможем это доказать. "[Есть] целая куча машин, которые мы включаем в 2030-х годах, которые, надеюсь, смогут увидеть эти гравитационные волны", - сказал Уайт. "Если мы действительно увидим их, это будет действительно интересно". Но даже если детекторам не удастся обнаружить эту рябь Q-шаров, это тоже хорошая новость, потому что это означает, что более простые теории, вероятно, верны - и их легче проверить, - сказал он. "Так что в некотором смысле это беспроигрышный вариант".

NASA Университеты


Свежие новости Украины на сегодня и последние события в мире экономики и политики, культуры и спорта, технологий, здоровья, происшествий, авто и мото

Вверх