Что гравитационные волны могут рассказать о темной материи

Ученые PRISMA+ Cluster of Excellence анализируют данные гравитационной волновой обсерватории NANOGrav.

Недавно в рамках сотрудничества NANOGrav были зафиксированы первые признаки очень низкочастотных гравитационных волн. Профессор Педро Шваллер и Вольфрам Ратцингер проанализировали данные и, в частности, рассмотрели возможность того, может ли это указывать на новую физику, выходящую за рамки стандартной модели. В статье, опубликованной в журнале SciPost Physics, они сообщают, что сигнал согласуется как с фазовым переходом в ранней Вселенной, так и с наличием поля крайне светлых аксионноподобных частиц (ALP). Последние рассматриваются как перспективные кандидаты для темной материи.

Гравитационные волны открывают окно в раннюю Вселенную

 Хотя вездесущий космический микроволновой фон не дает никаких подсказок о первых 300 000 лет нашей Вселенной, они дают некоторое представление о том, что происходило во время Большого взрыва. "Именно эта ранняя вселенная так увлекательна для физиков-частиц", - объясняет Педро Шваллер, профессор теоретической физики PRISMA+ Cluster of Excellence в Университете Иоганнеса Гутенберга в Майнце (JGU). "Это время, когда элементарные частицы, такие как кварки и глюоны, присутствуют, а затем соединяются, образуя строительные блоки атомных ядер".

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Особенность гравитационных волн, которые впервые были обнаружены в рамках Коллаборации NANOGrav, заключается в том, что они имеют очень низкую частоту 10-8 Герц, что соответствует приблизительно одной осцилляции в год. Из-за соответственно большой длины волны, для того, чтобы их обнаружить, любой детектор также должен быть одинаково большим. Поскольку такой детектор невозможен здесь, на Земле, астрономы NANOGrav используют в качестве огромных детекторов удаленные пульсары и их световые сигналы.

Вольфрам Ратцингер описывает мотивацию их работы: "Несмотря на то, что до сих пор данные дают нам лишь первый намек на существование низкочастотных гравитационных волн, работать с ними по-прежнему очень интересно. Это связано с тем, что такие волны могут быть получены в результате различных процессов, происходивших в ранней вселенной. Теперь мы можем использовать те данные, которые нам уже предстоит решить, какие из них приходят на ум, а какие вообще не подходят".

В результате ученые из Майнца решили особенно внимательно рассмотреть два сценария, которые могли бы вызвать наблюдаемые гравитационные волны: Фазовые переходы в ранней Вселенной и темное поле материи, состоящее из чрезвычайно светлых аксионноподобных частиц (ALP). Подобные фазовые переходы происходят из-за падения температуры в первобытном супе после Большого взрыва и приводят к массивным турбулентным явлениям - однако, как и темная материя, они не охватываются Стандартной моделью.

На основе имеющихся данных Педро Шваллер и Вольфрам Ратцингер интерпретируют результаты своего анализа с относительной осторожностью: "Возможно, чуть более вероятен сценарий раннего фазового перехода". С другой стороны, оба физика считают, что тот факт, что они в состоянии разработать определенные возможности, основанные только на ограниченных данных, доказывает потенциал их подхода. "Наша работа является первым, но важным событием - она дает нам большую уверенность в том, что с помощью более точных данных мы сможем сделать достоверные выводы о том, что гравитационные волны посылают нам сообщение из ранней вселенной".

"Более того, - заключает Педро Шваллер, - мы уже можем начать приписывать определенные характеристики сценариев и накладывать на них ограничения, в нашем случае сила фазового перехода и масса аксионов". опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet