Възможно е да има пукнатини в пространството и времето, но телескопите на човечеството не могат да ги видят.
Пукнатините, ако съществуват, са стари - останки от време малко след Големия взрив, когато Вселената току-що се е изместила от по-горещо, по-чуждо състояние към по-хладното, по-познато, което виждаме днес. Онова голямо охлаждане, което физиците наричат "фазов преход", започнало по-рано на някои места, отколкото други, теорията продължава. Мехурчета от по-хладната вселена се образуваха и се разпространяваха, цъфтящи в пространството, докато не срещнаха други балончета. В крайна сметка цялото пространство се премести и старата вселена изчезна.
Но това старо енергийно състояние може би е живяло на границите между мехурчетата, пукнатини в тъканта на пространството-време, където тези райони за охлаждане се срещат и не се вписват перфектно. Някои физици смятаха, че все още можем да видим доказателства за тези пукнатини или дефекти - известни като „космически струни“ - в космическия микровълнов фон (CMB), топлината, останала от насилственото възникване на Вселената. Но според нов документ, тези доказателства просто биха били твърде слаби, за да може телескопът някога да се избере срещу шума.
Космическите струни са трудни за представяне обекти, каза Оскар Ернандес, физик от университета Макгил в Монреал и съавтор на статията. Но те имат аналози в нашия свят.
"Ходили ли сте по замръзнало езеро? Забелязали ли сте пукнатини, залепени през замръзналия езеро лед? Все още е доста солидно. Няма от какво да се страхувате, но има пукнатини", каза Ернандес пред Live Science
Тези пукнатини се образуват чрез подобен процес на фазов преход като космическите струни.
"Ледът е вода, преминала през фазов преход", каза той. "Молекулите на водата са били свободни да се движат като течност, и изведнъж, някъде, те започват да се образуват в кристал ... Започва да се облича в плочки, които са шестоъгълници. Сега, представете си, че имате перфектни плочки шестоъгълници и облицоване с това. Ако някой от другия край на езерото започне отново да облицова, "има по същество нулев шанс плочките ви да се подредят.
Несъвършените места за срещи върху замръзнала повърхност на езерото образуват дълги пукнатини. В тъканта, където пространството и времето се пресичат, те образуват космически струни - ако основната физика е правилна.
В космоса, според изследователите, има полета, които определят поведението на основните сили и частици. Първите фазови преходи на Вселената създадоха тези полета.
„Може да има поле, свързано с някаква частица, която в някакъв смисъл трябва да„ избере посока за замразяване и охлаждане “. И тъй като Вселената е наистина голяма, тя може да избере различни посоки в различни части на Вселената “, каза той. "Сега, ако това поле отговаря на определени условия ... тогава, когато Вселената се охлади, ще има линии на прекъсване, ще има линии на енергия, които не могат да се охладят."
Днес тези срещи биха изглеждали като безкрайно тънки линии на енергия през пространството.
Намирането на тези космически струни би било голяма работа, защото те биха били още едно доказателство, че физиката е по-голяма и сложна, отколкото позволява сегашният модел, каза Ернандес.
В момента най-напредналата теория за физиката на частиците, която изследователите смятат за категорично доказана, е известна като Стандартен модел. Тя включва кварките и електроните, които съставят атоми, както и по-екзотични частици като бозон на Хигс и неутрино.
Въпреки това, повечето физици смятат, че стандартният модел е непълен. Както Live Science съобщава по-рано, съществуват всевъзможни идеи как да се разширим върху него - от свръхсиметрични частици (т.е. „Stau slepton“) до теория на суперструните - идеята, че всички частици и сили могат да бъдат обяснени като вибрации на малки , многоизмерни "струни". (Забележка: "Низовете" на теорията за суперструните не са един и същ вид като космическите "струни". Има само толкова много метафори и понякога физиците в различни области използват повторно една.)
"Много разширения на Стандартния модел, които хората наистина харесват - като много теории за суперструни и други - естествено водят до космически низове след настъпване на инфлацията", каза Ернандес. "И така, това, което имаме, е обект, който се предвижда от много модели, така че ако те не съществуват, всички тези модели са изключени. И ако съществуват, о, боже, хората са щастливи."
От 2017 г. насам има бум на интерес от опитите да се забележат струни в CMB, Хернандес и неговият съавтор пише в своя документ, публикуван на 18 ноември в базата данни на arXiv и все още не е проверен.
Ернандес, заедно с Разван Цука от колежа Марианополис в Уестманд, Квебек, в миналото твърдяха, че конволюционната невронна мрежа - мощен тип софтуер за намиране на модели - ще бъде най-доброто средство за откриване на доказателства за струните в CMB.
Предполагайки перфектна, безшумна карта на CMB, те написаха в отделна хартия за 2017 г., компютър, работещ с подобна невронна мрежа, трябва да може да намери космически струни, дори ако енергийните им нива (или "напрежение") са забележително ниски.
Но преразглеждайки темата в тази нова статия за 2019 г., те показаха, че в действителност е почти невъзможно да се предоставят достатъчно чисти CMB данни за невронната мрежа, за да се открият тези потенциални низове. Други, по-ярки микровълнови източници затъмняват CMB и са трудни за пълно разединяване. Дори и най-добрите микровълнови инструменти са несъвършени, с ограничена разделителна способност и случайни колебания в точността на запис от един пиксел на следващия. Всички тези фактори и повече, те откриха, допълват до ниво на загуба на информация, която нито един настоящ или планиран метод за запис и анализ на CMB никога няма да може да бъде преодолян, пишат те. Този метод за лов на космически струни е задънена улица.
Това обаче не означава, че всичко е загубено, написаха те.
Нов метод за лов на космически струни се основава на измервания на разширяването на Вселената във всички посоки в древните части на Вселената. Този метод - наречен картографиране на интензивността от 21 сантиметра - не разчита на изучаването на движенията на отделни галактики или на прецизни изображения на CMB, каза Ернандес. Вместо това се основава на измервания на скоростта, с която водородните атоми се отдалечават средно от Земята, във всички части на дълбокия космос.
Най-добрите обсерватории за 21-сантиметрово картографиране (наречени така, защото водородът излъчва електромагнитна енергия с контролна 21-сантиметрова дължина на вълната) все още не са онлайн. Но когато пристигнат, писаха авторите, има надежда за по-ясни доказателства за космическите струни в техните данни. И тогава, каза Ернандес, ловът може да започне отново.
