חלקיקים דומים לשעון יכולים לגלות מה קרה לפני המפץ הגדול

חלקיקים המתנהגים כ

(קרדיט תמונה: CfA/Zhong-Zhi Xianyu, Xingang Chen, Avi Loeb)





כדי לראות אם היה יקום לפני המפץ הגדול ולהבין כיצד התפתח הקוסמוס לאחר שהתחיל, חוקרים מציעים לחפש את השפעתם של חלקיקים שפעלו כמו שעונים.

נכון לעכשיו, ההשקפה הרווחת בקוסמולוגיה היא שברגעים הראשונים של היקום חווה הקוסמוס פרץ התפשטות מדהים המכונה אינפלציה. במהלך פרץ הצמיחה הזה, החלל עצמו התרחב מהר יותר ממהירות האור.

אינפלציה יכולה לסייע בפתרון מגוון תעלומות אודות מבנה ואבולוציה של הקוסמוס. לדוגמה, האינפלציה הייתה משווה את הרכב היקום, ומסבירה מדוע היא נראית זהה לכל כיוון.



קָשׁוּר: המפץ הגדול עד עכשיו ב -10 שלבים פשוטים

עם זאת, מבקרי התיאוריה האינפלציונית של הקוסמולוגיה טוענים כי היא דורשת תנאי התחלה בלתי סבירים עבור היקום וכי יש צורך במודלים מתוחכמים יותר ויותר לצורך אינפלציה כדי להסביר את הנתונים האחרונים על קרינת הרקע הקוסמית של המיקרוגל, האור העתיק ביותר של היקום, אמר מחבר המחקר. אבי לואב, יו'ר אסטרונומיה באוניברסיטת הרווארד.

'המודלים הטבעיים והסבירים ביותר של אינפלציה נפסלו', אמר לוב ל- guesswhozoo.com. 'ותיאוריה גמישה ביותר של אינפלציה שיכולה להכיל כל תרחיש, שבו הכל אפשרי, מדאיגה מעט - כוחה של תיאוריה מדעית הוא בכך שהיא יכולה לחזות תוצאות מסוימות ולשלול אחרות'.



מדענים פיתחו מודלים קוסמולוגיים שונים מאוד שעשויים לפתור את אותן תעלומות קוסמיות שהאינפלציה עושה. לדוגמה, האינפלציה מניחה שהיקום התחיל כייחודיות, נקודה צפופה לאין שיעור של חומר ואנרגיה. בתיאוריה, ייחודיות מקיפות את מרקם הזמן והזמן במידה אינסופית, כך ששום דבר לא היה קיים לפני המפץ הגדול, אפילו לא הזמן. עם זאת, מודל קוסמולוגי אחר מציע שהקוסמוס נולד מתוך ' הקפצה גדולה , 'מתרחבת כלפי חוץ לאחר שיקום קדמון קודם התמוטט. בדומה לאינפלציה, גם מודל זה יכול להסביר מדוע היקום נראה כפי שהוא נראה, אמר לוב.

כעת, כדי לעזור להחליט בין האינפלציה לבין רעיונות אחרים אלה, הציעו לוב ועמיתיו בדיקה כדי לבדוק אם הם כוזבים.

'המדע מתקדם עם הוכחות, לא עם אמונה, אז אנחנו רוצים למצוא רמזים שישכנעו אותנו שקרה תרחיש כזה או אחר', אמר לוב.



המפתח למבחן זה הוא איך היקום מתנהג במודלים הקוסמולוגיים השונים הללו, אמר מחבר המחקר ג'ונג-ג'י שיאניו מאוניברסיטת הרווארד. האינפלציה מצביעה על כך שהיקום התרחב באופן אקספוננציאלי, בעוד שההקפצה הגדולה מניחה כי יקום קמאי התכווץ ואז היקום הנוכחי שלנו התרחב; כמה דגמים שיערו שכל שינוי בגודל קרה לאט מאוד, בעוד שאחרים הציעו שזה קרה מהר מאוד, הוא אמר בהצהרה .

אם היה קיים יקום קדמי לפני הקוסמוס שלנו, ההבנה הנוכחית שלנו בפיזיקה מצביעה על חלקיקים מסיביים שהיו מתנדנדים בתדירות קבועה כלשהי, כמו מטוטלת שעון המתנדנדת קדימה ואחורה. התנודות של 'שעוני תקן קדמוניים' אלה היו מביאים לאי סדרים זעירים בצפיפות החומר בקני מידה זעירים שהיו הופכים לזרעים של מבנים בקני מידה קוסמיים ביקום שלנו לאחר התרחבותו.

'אם נדמיין את כל המידע שלמדנו עד כה על מה שקרה לפני המפץ הגדול הוא בגליל של מסגרות סרטים, אז השעון הסטנדרטי אומר לנו כיצד יש לשחק את הפריימים האלה', אמר מחבר המחקר שינגאנג חן מאוניברסיטת הרווארד. בהצהרה.

אם היה קיים פעם יקום קמאי, קריסתו הייתה סוחטת את שעוני התקן הקדמוניים המתקתקים בדרכים שאפשר היה לזהות במבנה היקום הנוכחי.

'אם היה מוצא דפוס של אותות המייצגים יקום מתכווץ, זה היה לזייף את כל התיאוריה האינפלציונית', אמר שיאניו.

ישנן מספר קבוצות עדכניות ועתידיות של חוקרי נתונים שיכולים לנתח כדי לחפש את טביעות האצבע הללו. האחד כולל סקרים רחבי היקף של השמים, כגון סקר השמים הדיגיטליים של סלואן או סקר האנרגיה האפלה הקרובה, טלסקופ סקר אינפרא אדום רחב (WFIRST) או טלסקופ הסנקות הסינופטיות הגדולות (LSST), אמר לוב. מדענים יכולים גם להסתכל על קרינת הרקע הקוסמית של המיקרוגל, הוא הוסיף.

'זיהינו פרטים נצפים שיכולים לשלול אינפלציה', אמר לוב. 'בהחלט יתכן שהאינפלציה אכן התרחשה, אבל תמיד נחמד שיש את היכולת לדעת אם גם רעיונות פופולריים נכונים'.

המדענים פירטו את ממצאיהם במאמר שהתקבל בכתב העת Physical Review Letters, כלומר זמין כרגע באתר ההדפסה המוקדמת ArXiv.

עקוב אחר צ'ארלס ק. צ'וי בטוויטר @cqchoi . עקבו אחרינו בטוויטר @Spacedotcom וכן הלאה פייסבוק .