Гігантські прискорювачі часток допомогли створити Всесвіт таким, яким ми його знаємо: нова теорія

У новому дослідженні вчених, опублікованому на сервері препринтів arXiv, йдеться про те, що створити Всесвіт таким, яким ми його знаємо, допомогли теоретичні гігантські прискорювачі часток, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Головні сили природи

Чотири фундаментальні сили природи — електромагнітна, сильна, слабка і гравітаційна взаємодія — не завжди існують окремо. За високих енергій ці сили починають об'єднуватися. Наприклад, за допомогою найпотужніших прискорювачів часток вчені з'ясували, що електромагнітна і слабка взаємодія можуть зливатися в одну взаємодію. Фізики припускають, що за ще більш високих енергій інші сили також зливаються в єдину об'єднану силу. Але поки що це тільки теорія.

Але єдиний момент, коли у Всесвіті була енергія, необхідна для цього, мав місце через менш ніж секунду після Великого вибуху. Коли космос охолов і розширився порівняно з тим раннім станом, фундаментальні сили відокремилися одна від одної під час фазового переходу. Можливо, цей поділ був дуже плавним, наприклад, як танення льоду і перетворення його на воду, або ж дуже бурхливим, коли вода під час кипіння перетворюється на пару.

Гігантські бульбашки

Нове дослідження припускає, що в перші миті після Великого вибуху ненадовго у Всесвіті могли з'явитися теоретичні гігантські бульбашки, які були своєрідними прискорювачами часток.

За межами цих бульбашок залишилися об'єднані сили природи, але всередині бульбашок космос був би зовсім іншим, тут ці сили розділилися. Зрештою бульбашки розширилися і зіткнулися, внаслідок чого Всесвіт став таким, яким ми його знаємо, вважають учені.

Але ці бульбашки не могли з'явитися і зникнути, не залишивши сліду, адже вони несли воістину величезну кількість енергії. Під час розширення цих структур будь-які довколишні частки розганялися до неймовірно високих швидкостей. Потім ці частки стикалися з іншими частками, як це відбувається в сучасних прискорювачах часток, і з'явилася нова енергія і нові частки. Після злиття бульбашок також відбулася поява нових часток, припускають учені.

Гравітаційні хвилі

Можливо, завдяки цим структурам космос заповнили частки темної матерії, і вони мали достатню масу і їх було так багато, що це може пояснити те, що Всесвіт заповнений здебільшого темною матерією. За словами вчених, ці бульбашки могли також створити мікроскопічні чорні діри, які одразу ж зникли і додали космосу свою енергію.

Автори дослідження вважають, що розширення гігантських бульбашок, а потім їхнє зіткнення одна з одною призвело б до появи величезної кількості гравітаційних хвиль. І ці хвилі мають існувати й сьогодні, створюючи фоновий шум Всесвіту.

Нещодавно вчені, як уже писав Фокус, виявили так званий фоновий шум Всесвіту, що виникає через низькочастотні гравітаційні хвилі. Хоча більша частина цих хвиль, ймовірно, виникає через зіткнення надмасивних чорних дір, деякі з них можуть бути залишковим явищем, що з'явилося внаслідок існування тих самих величезних бульбашок.

Можливо, майбутні детектори гравітаційних хвиль зможуть підтвердити те, що на самому початку існування Всесвіту з'явилися такі гігантські прискорювачі часток, як їх описали вчені в новому дослідженні.

Але чи був взагалі початок у Всесвіті? Загальноприйнята теорія говорить, що так, але деякі вчені вважають, що насправді ніякого початку не було. Детальніше про цю гіпотезу Фокус уже писав.