“嬰兒宇宙”新理論助力捕捉原初引力波
最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新
科技日?qǐng)?bào)合肥12月19日電 (記者吳長(zhǎng)鋒)記者19日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校蔡一夫教授帶領(lǐng)國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，“嬰兒宇宙”處在高能物理的“沙漠”能區(qū)時(shí)，存在原初引力波共振非線性理論現(xiàn)象。原初引力波信號(hào)通過(guò)該現(xiàn)象過(guò)程，能被放大4至6個(gè)數(shù)量級(jí)乃至更大，從而被探測(cè)器檢出，可用于驗(yàn)證某些傳統(tǒng)物理“不可觸及”的宇宙起源理論模型。該成果日前發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。
“嬰兒宇宙”溫度極高，遠(yuǎn)超現(xiàn)在高能物理實(shí)驗(yàn)中能觸及的最高溫度。這段時(shí)期的物理被稱(chēng)為高能區(qū)新物理，因?yàn)槌霎?dāng)前探索能力，被稱(chēng)為高能物理的“沙漠”區(qū)域。探索宇宙起源的主要科技手段是搜尋來(lái)自宇宙創(chuàng)生時(shí)期的時(shí)空漣漪，即原初引力波，它就像留聲機(jī)一樣忠實(shí)地記錄了宇宙在早期所發(fā)生的一切。能否捕獲到原初引力波，是人類(lèi)尋找超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的高能區(qū)新物理的關(guān)鍵線索。
蔡一夫團(tuán)隊(duì)引入一個(gè)具有參數(shù)共振演化行為的重場(chǎng)，使其與原初引力波發(fā)生非線性耦合，從而為原初引力波的共振增益提供能量。暴脹背景演化的特殊動(dòng)力學(xué)性質(zhì)可使該重場(chǎng)和傳統(tǒng)的原初物質(zhì)擾動(dòng)之間幾乎互不干擾，從而確保暴脹學(xué)說(shuō)與宇宙學(xué)觀測(cè)完美契合。他們通過(guò)構(gòu)造一個(gè)具體的模型范例，精準(zhǔn)地論證出，即便“嬰兒宇宙”是在超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的“沙漠”能區(qū)經(jīng)歷的暴脹過(guò)程，也能產(chǎn)生足夠大的原初引力波，從而理論上說(shuō)明高能物理的“沙漠”區(qū)域也可能存在生機(jī)盎然的新物理“綠洲”。
這一理論成果為原初引力波探測(cè)實(shí)驗(yàn)建設(shè)提供了重要科學(xué)目標(biāo)，也為搜尋超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的高能新物理打開(kāi)一扇窗。
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