中国科学家在宇宙起源和原初引力波研究取得新突破
近日，中国科学技术大学带领国际合作团队发现了婴儿宇宙处在高能物理的“沙漠”能区时，存在原初引力波共振的非线性理论现象。原初引力波信号通过该现象过程，能被共振放大4至6个数量级乃至更大，从而被原初引力波探测器检出，可用于验证某些传统物理“不可触及”的宇宙起源理论模型。这个新结果可以为国际上盛行的原初引力波探测实验建设提供重要科学目标，也为搜寻超出粒子物理标准模型的高能新物理打开了一扇窗口。该成果日前在国际学术期刊《物理评论快报》发表。
如果将现在的宇宙比喻为一名成长的孩童，那婴儿时期的宇宙中，现在所有的物质和暗物质都曾经是以极为微小的基本粒子的形态存在。“婴儿宇宙”温度极高，这段时期的物理被称为高能区新物理，因为超出当前探索能力，被称为高能物理的“沙漠”区域。
当前探索宇宙起源的主要科技手段是去搜寻来自宇宙创生时期的时空涟漪，也就是原初引力波。它就像留声机一样忠实地记录了宇宙在古早时期所发生的一切。然而，这些时空波动的幅度大小正是直接由婴儿时期的宇宙能标所决定的。
在本研究中，科研团队引入了一个具有参数共振演化行为的重场，使其与原初引力波发生非线性耦合，从而为原初引力波的共振增益提供了能量来源。并且暴胀背景演化的特殊动力学性质可使该重场和传统的原初物质扰动之间几乎互不干扰，从而确保暴胀学说与当前的宇宙学观测能够完美契合。
本研究通过构造一个具体的模型范例，精准地论证出：即便婴儿宇宙是在超出粒子物理标准模型的“沙漠”能区经历的暴胀过程，也能产生足够大的原初引力波，从而理论上说明高能物理的“沙漠”也可能存在生机盎然的新物理“绿洲”。
（总台央视记者 帅俊全） |
发表于 2021-12-20 18:19:07
