Avaruudessa voi olla halkeamia, mutta ihmiskunnan kaukoputket eivät näe niitä.
Halkeamat, jos niitä on, ovat vanhoja - jäännöksiä ajasta pian Ison räjähdyksen jälkeen, kun maailmankaikkeus oli juuri siirtynyt kuumemmasta, vieraammasta tilasta viileämmälle, tutummalle, jonka näemme tänään. Tuo suuri jäähtyminen, mitä fyysikot kutsuvat "vaihesiirtymiksi", alkoi aiemmin joissain paikoissa kuin toisissa, teoria menee. Viileämmän maailmankaikkeuden kuplia muodostui ja levisi, kukinta avaruudessa, kunnes ne tapasivat muita kuplia. Lopulta kaikki avaruus siirtyi, ja vanha maailmankaikkeus katosi.
Mutta tuo vanha, korkeaenerginen tila on voinut elää kuplia, avaruus-ajan kankaan halkeamien välisillä rajoilla, joissa nuo jäähdytysalueet tapasivat eivätkä sopineet täydellisesti toisiinsa. Jotkut fyysikot uskoivat, että voimme silti nähdä todisteita murtumista tai vikoista - ns. "Kosmisista merkkijonoista" - kosmisessa mikroaaltouuni-taustassa (CMB), universumin väkivaltaisesta esiintymisestä jäljelle jääneen lämmön vaikutuksesta. Mutta uuden tutkimuksen mukaan tämä todiste olisi yksinkertaisesti liian heikko, jotta mikään kaukoputki voisi koskaan valita ääntä vastaan.
Kosmiset jouset ovat vaikeita esineitä kuvitella, sanoo Montrealin McGill-yliopiston fyysikko Ospers Hernández ja paperin kirjoittaja. Mutta heillä on analogia maailmassa.
"Oletko kävellyt jäätyneellä järvellä? Oletko huomannut halkeamia, jotka ovat naulattu jäätyneen järven läpi? Se on silti melko vankka. Ei ole mitään pelättävää, mutta on halkeamia", Hernández kertoi Live Science: lle.
Nuo halkeamat muodostuvat samanlaisessa vaihesiirtoprosessissa kuin kosmiset jouset.
"Jää on vesi, joka on käynyt läpi vaihevaiheen", hän sanoi. "Vesimolekyylit liikkuivat vapaasti nesteenä, ja sitten yhtäkkiä ne alkavat muodostaa kideksi. Se alkaa laatoittaa itsensä laattoiksi, jotka ovat kuusikulmioita. Kuvittele nyt, että sinulla on täydelliset laatat Jos joku järven toisessa päässä alkaa laatoittaa uudelleen, "on käytännössä nolla mahdollisuuksia, että laatat riviintuvat.
Epätäydelliset kokouspaikat jäätyneellä järven pinnalla muodostavat pitkiä halkeamia. Kankaassa, jossa tila ja aika leikkaavat, ne muodostavat kosmisia jousia - jos taustalla oleva fysiikka on oikea.
Avaruudessa tutkijoiden mielestä on kenttiä, jotka määräävät perusvoimien ja hiukkasten käyttäytymisen. Universumin ensimmäiset vaihesiirtymät toivat nämä kentät toteutuneiksi.
"Voi olla, että hiukkasiin liittyy kenttä, jonka on jossain mielessä" valittava suunta jäätyäkseen ja jäähtyäkseen ". Ja koska maailmankaikkeus on todella iso, se voisi valita eri suunnat maailmankaikkeuden eri osista ", hän sanoi. "Jos tämä kenttä noudattaa tiettyjä ehtoja ... silloin kun maailmankaikkeus on jäähtynyt, siinä on epäjatkuvuuslinjoja, on energian linjoja, jotka eivät voi jäähtyä."
Nykyään nuo kohtauspisteet näyttäisivät äärettömän ohuilta energian linjoilta avaruuden läpi.
Noiden kosmisten merkkijonojen löytäminen olisi iso asia, koska ne olisivat jälleen todiste siitä, että fysiikka on isompaa ja monimutkaisempaa kuin nykyinen malli sallii, Hernández sanoi.
Tällä hetkellä edistynein hiukkasfysiikan teoria, jonka tutkijoiden mielestä on lopullisesti todistettu, tunnetaan standardimallina. Se sisältää kvarkkeja ja elektroneja, jotka muodostavat atomeja, samoin kuin eksoottisempia hiukkasia, kuten Higgsin bosoni ja neutrinot.
Useimpien fyysikkojen mielestä standardimalli on kuitenkin puutteellinen. Kuten Live Science on aiemmin ilmoittanut, on olemassa kaikenlaisia ideoita sen laajentamiseksi, supersymmetrisistä hiukkasista (ts. "Stau slepton") superstrime-teoriaan - ajatukseen, että kaikki hiukkaset ja voimat voidaan selittää pienten värähtelyinä , moniulotteiset "jouset". (Huomaa: Ylävirtateorian "jouset" eivät ole samanlaisia kuin kosmisia "jousia." Megaforioita on vain niin paljon, ja toisinaan eri alojen fyysikot käyttävät yhtä.)
"Monet vakiomallin laajennukset, joista ihmiset todella pitävät - kuten monet ylivirtateoriat ja muut - johtavat luonnollisesti kosmisiin jousiin inflaation jälkeen", Hernández sanoi. "Joten mitä meillä on, esine, jonka ennustavat hyvin monet mallit, joten jos niitä ei ole, kaikki nämä mallit ovat poissuljettuja. Ja jos niitä on, voi luoja, ihmiset ovat onnellisia."
Vuodesta 2017 lähtien on ollut kiinnostusta yrittää havaita merkkijonoja CMB: ssä, Hernández ja hänen kirjoittajansa kirjoittivat paperilleen, julkaistiin 18. marraskuuta arXiv-tietokantaan ja joita ei ole vielä vertaisarvioitu.
Hernández yhdessä Razvan Ciucan kanssa Marianopolis-yliopistosta Westmountista, Quebecistä, olivat aiemmin väittäneet, että konvoluutiohermoverkko - tehokas mallihakuohjelmisto - olisi paras työkalu merkkijonojen todistamiseksi CMB: ssä.
Jos oletetaan täydellinen, meluton CMB-kartta, he kirjoittivat erillisessä vuoden 2017 lehdessä tietokoneen, joka käyttää tällaista hermoverkkoa, pitäisi pystyä löytämään kosmisia merkkijonoja, vaikka niiden energiatasot (tai "jännitteet") olisivat huomattavan alhaiset.
Mutta käytyään uudelleen aiheeseen tässä uudessa 2019-julkaisussa he osoittivat, että todellisuudessa on melkein varmasti mahdotonta tarjota riittävän puhdasta CMB-tietoa hermoverkolle näiden mahdollisten merkkijonojen havaitsemiseksi. Muut, kirkkaammat mikroaaltolähteet hämärtävät CMB: tä, ja niitä on vaikea irrottaa kokonaan. Jopa parhaat mikroaaltoinstrumentit ovat epätäydellisiä, rajallisella resoluutiolla ja satunnaisilla heilahteluilla niiden tallennustarkkuudessa pikselistä toiseen. He katsoivat, että kaikki nämä tekijät ja muutkin lisäävät tietojen menetyksen tason, jota mikään nykyinen tai suunniteltu CMB: n tallennus- ja analysointimenetelmä ei koskaan pysty voittamaan, he kirjoittivat. Tämä menetelmä kosmisten juosteiden metsästämisessä on umpikuja.
Se ei tarkoita, että kaikki menetetään, vaikka he kirjoittivat.
Uusi menetelmä kosmisten juosteiden metsästykseen perustuu maailmankaikkeuden laajentumisen mittaamiseen kaikkiin suuntiin maailmankaikkeuden muinaisten osien yli. Tämä menetelmä, jota kutsutaan 21 senttimetrin intensiteettikartoitukseksi, ei ole riippuvainen yksittäisten galaksien liikkeiden tutkimisesta tai CMB: n tarkista kuvista, Hernández sanoi. Sen sijaan se perustuu nopeuden mittauksiin, jolla vetyatomit siirtyvät keskimäärin Maasta kaikissa syvän avaruuden osissa.
Parhaita 21 cm: n kartoitusta varten tarkoitettuja observatorioita (nimeltään siksi, että vety emittoi sähkömagneettista energiaa, jonka aallonpituus on 21 cm), ei ole vielä verkossa. Mutta kun he saapuvat, kirjoittajat kirjoittivat, heidän tiedoissaan on toivoa selkeämpiä todisteita kosmisista johdoista. Ja sitten, Hernández sanoi, metsästys voi alkaa uudelleen.
