Növbəti onillikdə müxtəlif irimiqyaslı astrofiziki tədqiqat layihələri həyata keçiriləcək, onlardan bir neçəsi sözdə kosmik mikrodalğalı fon (CMB) təcrübələridir. Bunlar əsasən ilk kainatdan yaranan termal şüalanma olan CMB radiasiyasının aşkarlanması və öyrənilməsinə yönəlmiş genişmiqyaslı elmi səylərdir.

Belçikadakı Katolik de Louvain Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda göstərdilər ki, Yaponiyanın LiteBIRD peyki və ya əsasən ABŞ tərəfindən maliyyələşdirilən CMB Mərhələ 4 (CMB-S4) rəsədxanaları ilə qarşıdan gələn CMB müşahidələri, ilkin qravitasiya dalğalarını aşkar edərək, sözdə olanların birləşməsini ölçə bilər. Optik tədqiqatlar və ya yeni nəsil radio teleskoplardan əldə edilən məlumatlar əlavə olunarsa, daha da təkmilləşdirmək mümkündür.

Onların Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqaləsi bu ölçmənin kosmik inflyasiya ilə hissəciklər fizikası arasındakı əlaqəni araşdırmağa kömək edə biləcəyini təklif edir .

“Zərrəciklər fizikasının Standart Modelinin ən heyrətamiz cəhətlərindən biri odur ki, o, təkcə Yerdə tapılan bütün elementar hissəcikləri bir neçə simmetriya və bir neçə ədəd baxımından təsvir etmir , həm də bu qanunlar həm də bir neçə simmetriya və bir ovuc rəqəm baxımından kifayət qədər universaldır. kosmosun uzaq bölgələrində və Böyük Partlayışdan sonrakı ilk anlarda baş verən proseslərdə”, – məqalənin iki müəllifi Marko Drewes və Lei Ming Phys.org-a bildiriblər.

“Zərrəciklər fizikası nəzəriyyələri ilə tarixdə nə qədər geriyə gedə biləcəyimizi və Standart Modeldən kənarda Yeni Fizika haqqında erkən kainatdan nə öyrənə biləcəyimizi soruşmaq təbii sualdır .”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722785497&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-cosmic-microwave-background-probe-inflation.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1722785496780&bpp=1&bdt=576&idt=336&shv=r20240731&mjsv=m202407290101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722785362%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722785362%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1483157903574&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=1982&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31085554%2C31085664%2C95332924%2C95334527%2C95334828%2C95337870%2C95337874%2C95338228%2C31084185%2C95339232%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=4044484545176922&tmod=1806265195&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=346

Drewes və Ming-in araşdırması onların hissəciklər fizikası ilə kosmologiya arasındakı əlaqəyə olan heyranlığından irəli gəlir. Onların son məqalələri Drewes tərəfindən ilk dəfə 2015-ci ildə başlayan və Mingin PhD layihəsinin əsasını qoyan əvvəlki tədqiqatlarına əsaslanır.

Tədqiqat zamanı Lei Ming UCLouvain-də qonaq olan doktorantura tələbəsi idi və Drewesin tədqiqat qrupunun bir hissəsi idi. O vaxtdan bəri o, məzun oldu və SYSU Guangzhou-da işləməyə başladı.

“Müşahidə edilə bilən kainatın ümumi homojenliyinin təxminən 14 milyard il əvvəl “kosmik inflyasiya” adlandırılan sürətlənmiş kosmik genişlənmə mərhələsinin nəticəsi olduğuna inanılır” dedi Drewes və Ming. “Lakin bu sürətlənməyə səbəb olan mexanizmin təbiətin fundamental nəzəriyyəsi və xüsusən də hissəciklər fizikasının Standart Modeli ilə necə bağlı olduğu məlum deyil. QMİ-də “kosmik qızdırma” izi mühüm açarı təmin edə bilər. .”

Kosmik yenidən qızdırma, ilk kainatın inflyasiya genişlənməsi ilə soyuduqdan sonra isti plazma ilə dolduğu prosesdir. Bu proses son nəticədə bildiyimiz kimi kainatın meydana gəlməsi ilə nəticələnən “isti Böyük Partlayış” üçün ilkin şərtləri yaratdı.

Bəzi əvvəlki tədqiqatlar CMB məlumatlarından istifadə edərək kainatın ilkin temperaturunu məhdudlaşdırmaq imkanını artıq araşdırmışdı. Bununla belə, Drewes və Ming tərəfindən aparılan araşdırma, bu məlumatların CMB ilə hissəciklər fizikası arasındakı əlaqə haqqında nə dərəcədə fikir ehtiva edə biləcəyini araşdıraraq, bunu bir addım daha irəli aparır.

Yenidən isitmə, kosmik inflyasiya (yəni, şişirdilmə) və digər hissəciklər üçün cavabdeh olan sahə arasındakı qarşılıqlı təsirlərlə idarə olunur və buna görə də bu qarşılıqlı əlaqənin gücünü tənzimləyən əsas birləşmə sabitinə həssasdır (şişirmə birləşməsi). Orta məktəb fizikasına əsaslanan bu birləşmənin analoqu, məsələn, elektrik sahəsi ilə yüklü hissəciklər arasında qarşılıqlı təsir gücünü idarə edən elementar yük ola bilər.

“Biz göstərdik ki, CMB-S4 və ya LiteBIRD kimi təcrübələr ilk dəfə olaraq birləşməni ölçə bilər” dedi Drewes və Ming. “Bu, Böyük Partlayış zamanı ilkin plazmanın ilkin temperaturunu təyin etməklə təkcə kosmosumuzun təkamülünü formalaşdıran mikrofiziki parametrdir, həm də bizə kosmik inflyasiya modelləri ilə hissəciklər fizikası nəzəriyyələri arasında əlaqə haqqında nəsə deyə bilər. Buna görə də işimiz bu təcrübələrin fizika hallarına yeni bir cəhət əlavə edir.”

Yenidən isitmə prosesini modelləşdirmək üçün tədqiqatçılar hissəciklər fizikasına, xüsusən kvant sahə nəzəriyyəsinə və statistik mexanikaya əsaslanan texnikaların birləşməsindən istifadə etməlidirlər. Drewes və Ming əvvəlki işlərində buna Schwinger-Keldysh formalizmi kimi tanınan bir yanaşmadan istifadə edərək nail oldular.

“Əvvəlki işlərdə biz bunu Schwinger-Keldysh formalizmi adlanan, sıx mühitdə qeyri-taraz kvant proseslərini təsvir etmək üçün bir üsuldan istifadə edərək etdik. Bu üsul əvvəlcə kondensasiya olunmuş maddə fizikasında işlənib hazırlanmış və sonradan hissəciklər fizikasına ümumiləşdirilmişdir. şişirdilmiş birləşmə prinsipcə CMB məlumatları ilə məhdudlaşdırıla bilər “deyə Drewes və Ming izah etdi.

Son tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar bu nəticələrdən CMB təcrübələrinin gələcək nəslinin praktiki olaraq bu ölçməni həyata keçirə biləcəyini müəyyən etmək üçün istifadə etdilər. Bunun üçün onlar gələcək detektorların ilkin qravitasiya dalğalarına həssaslığından istifadə edərək Bayes statistikasına əsaslanan bir texnikadan istifadə etdilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2053027255&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722785529&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-cosmic-microwave-background-probe-inflation.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1722785496781&bpp=1&bdt=577&idt=480&shv=r20240731&mjsv=m202407290101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722785362%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722785362%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1005x124&nras=2&correlator=1483157903574&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=4406&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=1457&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31085554%2C31085664%2C95332924%2C95334527%2C95334828%2C95337870%2C95337874%2C95338228%2C31084185%2C95339232%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&psts=AOrYGsn3SuIbRpCAR4INkow6bxBZ62zNL-MTlEdrFP5KoMkHUmHSixC38UZZhSntf_QOSKxbWXYwzTjJJHxopSxE_i3qjGtfWr6jac-bSm9OfUs2rwMGcw&pvsid=4044484545176922&tmod=1806265195&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=32923

Drewes və Ming əlavə etdi: “Bizim hazırkı tədqiqatımızdakı həssaslıq, ilk növbədə, inflyasiyadan gələn ilkin qravitasiya dalğalarına qarşı CMB-S4 və ya LiteBIRD həssaslığı ilə idarə olunur”. “Biz indi kosmoloji pozğunluqlara və ya sözdə spektral indeksin işləməsinə qeyri-qausslar kimi digər müşahidə olunanları daxil edərkən nə qədər daha çox məlumat əldə edə biləcəyini araşdırmağı planlaşdırırıq.”

Ümumiyyətlə, bu tədqiqatçılar qrupu tərəfindən aparılan təhlillərin nəticələri kosmik inflyasiya ilə hissəciklər fizikası arasındakı əlaqəni araşdırmaq üçün gələcək QMİ təcrübələrinin potensialını nümayiş etdirir.

Drewes və Ming ümid edir ki, onların tədqiqatı Milli Elm Fondunu (NSF) və digər maliyyə təşkilatlarını QMİ tədqiqatlarını, o cümlədən 2024-cü ilin may ayında dayandırılmış Cənubi Qütbündəki fəaliyyətləri dəstəkləməyə təşviq edəcək və CMB-S4 üçün yol açacaq. təcrübə.

Daha çox məlumat: Marco Drewes et al, LiteBIRD, CMB-S4, EUCLID və SKA ilə Kosmik İnflyasiyanın Hissəciklər Fizikasına qoşulması, Fiziki İcmal məktubları (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.031001

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları