S-ar putea să apară fisuri în spațiu-timp, dar telescoapele umanității nu le pot vedea.
Fisurile, dacă există, sunt vechi - rămășițe ale unui timp la scurt timp după Big Bang, când universul tocmai a trecut de la o stare mai caldă, mai extraterestră, la cea mai rece, mai familiară pe care o vedem astăzi. Teoria respectivă este ceea ce fizicienii numesc „tranziție de fază”, începută mai devreme în unele locuri decât în altele. Bulele universului mai rece s-au format și s-au răspândit, înflorind în spațiu până au întâlnit alte bule. În cele din urmă, tot spațiul a tranziționat și vechiul univers a dispărut.
Dar acea stare veche de energie mare ar fi putut să trăiască la granițele dintre bule, fisuri din materialul spațiu-timp în care acele regiuni de răcire s-au întâlnit și nu s-au potrivit perfect. Unii fizicieni au crezut că mai putem vedea dovezi ale acestor fisuri sau defecte - cunoscute sub numele de „șiruri cosmice” - pe fundalul cu microunde cosmic (CMB), căldura rămasă din apariția violentă a universului. Dar, potrivit unei noi lucrări, aceste dovezi ar fi pur și simplu prea slabe pentru ca orice telescop să poată opri vreodată împotriva zgomotului.
Șirurile cosmice sunt obiecte dificile de imaginat, a declarat Oscar Hernández, fizician la Universitatea McGill din Montreal și coautor al lucrării. Dar au analogi în lumea noastră.
"Ai mers pe un lac înghețat? Ați observat crăpături dantelate prin gheața lacului înghețat? Încă este destul de solid. Nu este nimic de care să vă fie frică, dar există fisuri", a declarat Hernández la Live Science
Aceste fisuri se formează printr-un proces similar de tranziție de fază ca șirurile cosmice.
"Gheața este apa care a trecut printr-o tranziție de fază", a spus el. "Moleculele de apă au fost libere să se miște ca un fluid, și apoi dintr-o dată, undeva, încep să se formeze într-un cristal ... Începe să se placă pe dale, care sunt hexagoane. Acum, imaginați-vă că aveți plăci perfecte. hexagoane și gresie cu asta. Dacă cineva de la celălalt capăt al lacului începe să se plăcuiască din nou, „în mod esențial, există șanse zero ca plăcile dvs. să se alinieze.
Locurile de întâlnire imperfecte pe o suprafață a lacului înghețat formează fisuri lungi. În țesătura în care spațiul și timpul se intersectează, ele formează șiruri cosmice - dacă fizica care stă la baza este corectă.
În spațiu, cred cercetătorii, există câmpuri care determină comportamentul forțelor și particulelor fundamentale. Tranzițiile din prima fază a universului au creat aceste câmpuri.
„Ar putea exista un câmp legat de o particulă care trebuie, într-un anumit sens, să„ aleagă o direcție de înghețare și răcire ”. Și din moment ce universul este într-adevăr mare, ar putea alege diferite direcții în diferite părți ale universului ", a spus el. "Acum, dacă acest câmp respectă anumite condiții ... atunci când universul s-a răcit, vor exista linii de discontinuitate, vor exista linii de energie care nu se pot răci."
Astăzi, acele puncte de întâlnire ar apărea ca niște linii subțire de energie prin spațiu.
Găsirea acelor șiruri cosmice ar fi o afacere importantă, deoarece acestea ar fi o altă dovadă că fizica este mai mare și mai complicată decât permite modelul actual, a spus Hernández.
În momentul de față, cea mai avansată teorie a fizicii particulelor pe care cercetătorii o consideră a fost dovedită în mod concludent este cunoscută sub numele de Modelul Standard. Include quark-urile și electronii care alcătuiesc atomii, precum și particule mai exotice precum bosonul Higgs și neutrinii.
Cu toate acestea, majoritatea fizicienilor consideră că modelul standard este incomplet. După cum Live Science a raportat anterior, există tot felul de idei despre cum să se extindă pe ea, de la particule supersimetrice (adică „stau slepton”) la teoria superstringului - ideea că toate particulele și forțele pot fi explicate ca vibrații minuscule. , „șiruri” multidimensionale. (Notă: „Șirurile” teoriei superstringului nu sunt același lucru ca „șirurile cosmice”. Există doar atâtea metafore disponibile și, uneori, fizicienii din diferite domenii reutilizează una.)
"Multe extensii ale modelului standard pe care oamenii le plac cu adevărat - ca multe teorii de superstring și altele - duc în mod natural la șiruri cosmice după ce are loc inflația", a spus Hernández. "Deci, ceea ce avem este un obiect care este prezis de foarte multe modele, deci dacă nu există, atunci toate aceste modele sunt excluse. Și dacă există, oh, Dumnezeule, oamenii sunt fericiți."
Începând cu 2017, există un interes interesant în încercarea de a detecta șiruri în CMB, Hernández și coautorul său au scris în lucrarea lor, publicate pe 18 noiembrie în baza de date arXiv și încă nu sunt revizuite de la egal la egal.
Hernández, împreună cu Razvan Ciuca, de la Colegiul Marianopolis din Westmount, Quebec, au argumentat în trecut că o rețea neuronală convolutivă - un tip puternic de software de găsire a modelelor - ar fi cel mai bun instrument pentru depistarea probelor șirurilor din CMB.
Presupunând o hartă perfectă, fără zgomot, a CMB, ei au scris într-o lucrare separată din 2017, un computer care rulează un fel de rețea neuronală ar trebui să poată găsi șiruri cosmice, chiar dacă nivelul lor de energie (sau „tensiunea”) este remarcabil de scăzut.
Revedând subiectul în această nouă lucrare din 2019, ei au arătat că, în realitate, este aproape sigur imposibil să furnizați date CMB suficiente curate pentru rețeaua neuronală pentru a detecta aceste șiruri potențiale. Alte surse de microunde mai strălucitoare obscurează CMB și sunt dificil de întrerupt complet. Chiar și cele mai bune instrumente cu microunde sunt imperfecte, cu rezoluție limitată și fluctuații aleatorii ale exactității lor de înregistrare de la un pixel la altul. Au constatat că toți acești factori și mai mulți, adaugă la un nivel de pierdere de informații pe care nici o metodă actuală sau planificată de înregistrare și analiză a CMB nu va putea depăși, au scris ei. Această metodă de vânătoare a corzilor cosmice este un punct mort.
Totuși, asta nu înseamnă că totul este pierdut.
O nouă metodă de vânătoare a șirurilor cosmice se bazează pe măsurători ale extinderii universului în toate direcțiile de-a lungul părților antice ale universului. Această metodă - numită mapare de intensitate de 21 centimetri - nu se bazează pe studierea mișcărilor galaxiilor individuale sau pe imagini precise ale CMB, a spus Hernández. În schimb, se bazează pe măsurători ale vitezei cu care atomii de hidrogen se îndepărtează de Pământ, în medie, în toate părțile spațiului profund.
Cele mai bune observatorii pentru cartografierea de 21 cm (numite așa pentru că hidrogenul emite energie electromagnetică cu o lungime de undă de 21 cm) este încă online. Dar, atunci când ajung, au scris autorii, există speranță pentru dovezi mai clare de șiruri cosmice în datele lor. Apoi, a spus Hernández, vânătoarea poate începe din nou.
