Υπάρχει μια τρύπα στην ιστορία του πώς έγινε το σύμπαν μας. Πρώτον, το σύμπαν διογκώθηκε γρήγορα, σαν μπαλόνι. Τότε, όλα πήγαν έκρηξη.
Αλλά πώς συνδέονται αυτές οι δύο περιόδους έχει ξεφύγει από τους φυσικούς. Τώρα, μια νέα μελέτη προτείνει έναν τρόπο σύνδεσης των δύο εποχών.
Στην πρώτη περίοδο, το σύμπαν μεγάλωσε από ένα σχεδόν άπειρα μικρό σημείο σε σχεδόν ένα Οκτίλιο (αυτό είναι ένα 1 ακολουθούμενο από 27 μηδενικά) φορές που σε μέγεθος σε λιγότερο από ένα τρισεκατομμύριο του δευτερολέπτου. Αυτή η περίοδος πληθωρισμού ακολουθήθηκε από μια πιο σταδιακή αλλά βίαιη περίοδο επέκτασης που γνωρίζουμε ως μεγάλη έκρηξη. Κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης, μια απίστευτα καυτή φλόγα των θεμελιωδών σωματιδίων - όπως τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια - επεκτάθηκε και ψύχθηκε για να σχηματίσουν τα άτομα, τα αστέρια και τους γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα.
Η θεωρία του Big Bang, που περιγράφει τον κοσμικό πληθωρισμό, παραμένει η πιο ευρέως υποστηριζόμενη εξήγηση για τον τρόπο με τον οποίο ξεκίνησε το σύμπαν μας, αλλά οι επιστήμονες παραμένουν αμηχανία από το πώς συνδέονται αυτές οι εντελώς διαφορετικές περίοδοι επέκτασης. Για να λύσουν αυτό το κοσμικό αίνιγμα, μια ομάδα ερευνητών στο κολέγιο Kenyon, στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) και στο Ολλανδικό Πανεπιστήμιο του Leiden μίλησαν για την κρίσιμη μετάβαση μεταξύ του κοσμικού πληθωρισμού και του Big Bang - μιας εποχής που αποκαλούν «αναθέρμανση».
"Η περίοδος επανεγκατάστασης μετά τον πληθωρισμό θέτει τις συνθήκες για το Μεγάλο Έκρηξη και, κατά κάποιον τρόπο, θέτει το« κτύπημα »στο Big Bang», δήλωσε σε δήλωσή του ο David Kaiser, καθηγητής φυσικής στο MIT. «Είναι αυτή η περίοδος γέφυρας όπου όλη η κόλαση σπάει χαλαρά και η ύλη συμπεριφέρεται σε οτιδήποτε άλλο παρά απλό τρόπο».
Όταν το σύμπαν επεκτεινόταν σε ένα φλας δευτερολέπτου κατά τη διάρκεια του κοσμικού φουσκώματος, όλη η υπάρχουσα ύλη απλώθηκε, αφήνοντας το σύμπαν σε κρύο και κενό χώρο, χωρίς τη ζεστή σούπα σωματιδίων που χρειάζονταν για να αναφλεγούν το Big Bang. Κατά τη διάρκεια της περιόδου αναθέρμανσης, ο ενεργειακός προωθητικός πληθωρισμός πιστεύεται ότι αποσυντίθεται σε σωματίδια, δήλωσε ο Rachel Nguyen, διδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις και επικεφαλής της μελέτης.
"Μόλις παραχθούν τα σωματίδια αυτά, αναπηδούν και χτυπούν το ένα στο άλλο, μεταφέροντας δυναμική και ενέργεια", δήλωσε ο Nguyen στην Live Science. "Και αυτό θερμαίνει και αναθέρμανε το σύμπαν για να καθορίσει τις αρχικές συνθήκες για το Big Bang".
Στο μοντέλο τους, ο Nguyen και οι συνάδελφοί του εξομοιώνουν τη συμπεριφορά των εξωτικών μορφών ύλης που ονομάζονται φουσκάλες. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτά τα υποθετικά σωματίδια, παρόμοια στη φύση με το μποζόνιο Higgs, δημιούργησαν το ενεργειακό πεδίο που οδήγησε στον κοσμικό πληθωρισμό. Το μοντέλο τους έδειξε ότι υπό τις κατάλληλες συνθήκες η ενέργεια των φουσκώνων θα μπορούσε να αναδιανεμηθεί αποτελεσματικά για να δημιουργηθεί η ποικιλία των σωματιδίων που χρειάζονται για την αναθέρμανση του σύμπαντος. Δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στις 24 Οκτωβρίου στο περιοδικό Physical Review Letters.
Ένα χωνευτήριο για τη φυσική υψηλής ενέργειας
«Όταν μελετούμε το πρώιμο σύμπαν, αυτό που πραγματικά κάνουμε είναι ένα πείραμα σωματιδίων σε πολύ, πολύ υψηλές θερμοκρασίες», δήλωσε ο Tom Giblin, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής στο Kenyon College στο Οχάιο και συν-συγγραφέας της μελέτης. "Η μετάβαση από την ψυχρή πληθωριστική περίοδο στην καυτή περίοδο είναι αυτή που θα πρέπει να περιέχει κάποιες βασικές αποδείξεις για το τι πραγματικά υπάρχουν σωματίδια σε αυτές τις εξαιρετικά υψηλές ενέργειες".
Ένα θεμελιώδες ζήτημα που πλήττει τους φυσικούς είναι το πώς η βαρύτητα συμπεριφέρεται στις ακραίες ενέργειες που υπάρχουν κατά τον πληθωρισμό. Στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αλβέρτου Αϊνστάιν, όλα τα υλικά πιστεύεται ότι επηρεάζονται από τη βαρύτητα με τον ίδιο τρόπο, όπου η δύναμη της βαρύτητας είναι σταθερή ανεξάρτητα από την ενέργεια ενός σωματιδίου. Ωστόσο, λόγω του περίεργου κόσμου της κβαντικής μηχανικής, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι, σε πολύ υψηλές ενέργειες, η ύλη αποκρίνεται με διαφορετική βαρύτητα.
Η ομάδα ενσωμάτωσε αυτή την παραδοχή στο πρότυπό τους, διαγράφοντας πόσο έντονα τα σωματίδια αλληλεπιδρούν με τη βαρύτητα. Ανακάλυψαν ότι όσο περισσότερο αύξησαν τη δύναμη της βαρύτητας, τόσο πιο αποτελεσματικά οι φουσκάλες μεταφέρουν ενέργεια για να παράγουν το ζωολογικό κήπο με σωματίδια θερμής ύλης που βρέθηκαν κατά τη διάρκεια του Big Bang.
Τώρα, πρέπει να βρουν στοιχεία για να στηρίξουν το μοντέλο τους κάπου στο σύμπαν.
"Το σύμπαν έχει τόσα πολλά μυστικά που κωδικοποιούνται με πολύ περίπλοκο τρόπο", δήλωσε ο Giblin στην Live Science. "Είναι δική μας δουλειά να μαθαίνουμε για τη φύση της πραγματικότητας, να βρούμε μια συσκευή αποκωδικοποίησης - έναν τρόπο να εξάγουμε πληροφορίες από το σύμπαν. Χρησιμοποιούμε προσομοιώσεις για να κάνουμε προβλέψεις για το πώς πρέπει να μοιάζει το σύμπαν, ώστε να μπορέσουμε πραγματικά να αρχίσουμε να το αποκωδικοποιούμε. Αυτή η περίοδος αναθέρμανσης θα πρέπει να αφήσει ένα αποτύπωμα κάπου στο σύμπαν. Απλά πρέπει να το βρούμε ».
Αλλά βρίσκοντας ότι το αποτύπωμα θα μπορούσε να είναι δύσκολο. Η πρώτη μας ματιά στο σύμπαν είναι μια φυσαλίδα ακτινοβολίας που απομένει από μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια μετά το Big Bang, που ονομάζεται κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB). Ωστόσο, το CMB υπονοεί μόνο την κατάσταση του σύμπαντος κατά τα πρώτα κρίσιμα δευτερόλεπτα του τοκετού. Οι φυσικοί όπως ο Giblin ελπίζουν μελλοντικές παρατηρήσεις των κυμάτων βαρύτητας θα παράσχουν τις τελικές ενδείξεις.
