Ve vesmíru mohou být praskliny, ale lidské dalekohledy je nemohou vidět.
Trhliny, pokud existují, jsou staré - zbytky doby krátce po Velkém třesku, když se vesmír právě přesunul z teplejšího, více cizího stavu k chladnějšímu, známějšímu, jaký dnes vidíme. To skvělé vychladnutí, které fyzici nazývají „fázovým přechodem“, začalo dříve na některých místech dříve než na jiných, teorie jde. Bubliny chladnějšího vesmíru se tvořily a šířily a kvetly napříč vesmírem, dokud nenarazily na jiné bubliny. Nakonec se celý vesmír přeměnil a starý vesmír zmizel.
Ale ten starý, vysokoenergetický stát mohl žít na hranicích mezi bublinami, praskliny ve struktuře časoprostoru, kde se tyto chladicí oblasti setkaly a dokonale nezapadaly dohromady. Někteří fyzici si mysleli, že stále můžeme vidět důkazy o těchto prasklinách nebo defektech - známých jako „kosmické struny“ - na pozadí kosmického mikrovlnného záření (CMB), což je teplo, které zbylo z násilného vzniku vesmíru. Podle nového dokumentu by však tyto důkazy byly prostě příliš slabé na to, aby se jakýkoli dalekohled mohl dostat proti hluku.
Kosmické struny jsou obtížné předměty, které si lze představit, řekl Oscar Hernández, fyzik z McGill University v Montrealu a spoluautor článku. Ale v našem světě mají analoga.
„Šli jste po zamrzlém jezeře? Všimli jste si, že skrz zamrzlý ledový jezírko praskly praskliny? Je to pořád docela solidní. Není čeho se bát, ale praskliny,“ řekl Hernández Live Science.
Tyto trhliny se vytvářejí podobným procesem fázového přechodu jako kosmické řetězce.
"Led je voda, která prošla fázovým přechodem," řekl. „Molekuly vody se mohly volně pohybovat jako tekutina a najednou se někde začnou tvořit v křišťál.… Začne se dláždit do dlaždic, což jsou šestiúhelníky. Nyní si představte, že máte perfektní dlaždice. Pokud se někdo na druhém konci jezera začne znovu obkládat, „je v podstatě nulová šance, že se vaše dlaždice zarovná.
Nedokonalá místa setkávání na zamrzlém povrchu jezera tvoří dlouhé praskliny. V látce, kde se protínají prostor a čas, vytvářejí kosmické řetězce - pokud je základní fyzika správná.
Ve vesmíru vědci věří, že existují pole, která určují chování základních sil a částic. První fázové přechody vesmíru přinesly tato pole do bytí.
"Mohlo by existovat pole týkající se nějaké částice, které musí v jistém smyslu" zvolit směr, jak zmrazit a ochladit. " A protože vesmír je opravdu velký, mohl by vybrat různé směry v různých částech vesmíru, “řekl. "Teď, když se toto pole řídí určitými podmínkami ... pak, když se vesmír ochladí, budou existovat linie diskontinuity, budou existovat linie energie, které se nemohou ochladit."
Dnes by se tato místa setkávání objevila jako nekonečně tenké linie energie v prostoru.
Najít tyto kosmické řetězce by bylo velkým problémem, protože by to byl další důkaz, že fyzika je větší a složitější, než umožňuje současný model, řekl Hernández.
Právě teď je nejpokročilejší teorie částicové fyziky, o níž se vědci domnívají, že byla přesvědčivě prokázána, známá jako standardní model. Zahrnuje kvarky a elektrony, které tvoří atomy, jakož i exotičtější částice, jako je Higgsův boson a neutrinos.
Většina fyziků se však domnívá, že standardní model je neúplný. Jak Live Science již dříve uvedla, existuje celá řada nápadů, jak na ní expandovat, od supersymetrických částic (tj. „Stau slepton“) až po superstringovou teorii - myšlenka, že všechny částice a síly lze vysvětlit jako vibrace malých , vícerozměrné „řetězce“. (Poznámka: „Struny“ teorie superstrunu nejsou stejné věci jako kosmické „struny“. Existuje jen tolik metafor, které někdy fyzici v různých oborech používají znovu.)
"Mnoho rozšíření standardního modelu, které lidé mají rádi - stejně jako mnoho superstringových teorií a dalších - přirozeně vedou k vesmírným řetězcům po inflaci," řekl Hernández. "Takže to, co máme, je objekt, který předpovídá mnoho modelů, takže pokud neexistují, jsou všechny tyto modely vyloučeny. A pokud existují, ach můj bože, lidé jsou šťastní."
Od roku 2017 existuje zájem o pokus o nalezení řetězců v CMB, Hernández a jeho spoluautor psali ve svém příspěvku, publikovali 18. listopadu do databáze arXiv a dosud nebyli recenzováni.
Hernández spolu s Razvanem Ciucou z Marianopolis College v Westmount v Quebecu v minulosti tvrdili, že konvoluční neuronová síť - výkonný typ softwaru pro vyhledávání vzorů - bude nejlepším nástrojem pro zjištění důkazů o řetězcích v CMB.
Předpokládají-li dokonalou, bezhlukovou mapu CMB, napsali v samostatném článku z roku 2017, že počítač provozující tento druh neuronové sítě by měl být schopen najít kosmické řetězce, i když jsou jejich energetické hladiny (nebo „napětí“) pozoruhodně nízké.
Při revizi tématu v tomto novém dokumentu z roku 2019 však ukázalo, že ve skutečnosti je téměř jistě nemožné poskytnout dostatečně čistá data CMB neuronové síti k detekci těchto potenciálních řetězců. Jiné, jasnější mikrovlnné zdroje zakrývají CMB a je obtížné je úplně rozebrat. Dokonce i ty nejlepší mikrovlnné nástroje jsou nedokonalé, s omezeným rozlišením a náhodnými výkyvy v přesnosti záznamu z jednoho pixelu na další. Zjistili, že všechny tyto faktory a další zvyšují úroveň ztráty informací, kterou žádný současný nebo plánovaný způsob záznamu a analýzy CMB nikdy nedokáže překonat. Tento způsob lovu kosmických řetězců je slepá ulička.
To však neznamená, že je vše ztraceno.
Nová metoda lovu kosmických strun je založena na měření expanze vesmíru ve všech směrech napříč starými částmi vesmíru. Tato metoda - tzv. Mapování intenzity 21 centimetrů - se nespoléhá na studium pohybů jednotlivých galaxií ani na přesné obrazy CMB, uvedl Hernández. Místo toho je založeno na měření rychlosti, jakou se atomy vodíku v průměru vzdálí od Země ve všech částech hlubokého vesmíru.
Nejlepší observatoře pro mapování 21 cm (pojmenované proto, že vodík emituje elektromagnetickou energii s výmluvnou vlnovou délkou 21 cm), ještě nejsou online. Když ale dorazí, autoři napsali, je v jejich datech naděje na jasnější důkaz kosmických řetězců. A pak, jak řekl Hernández, může lov začít znovu.
