“嬰兒宇宙”新理論助力捕捉原初引力波

來源:科技日報

“嬰兒宇宙”新理論助力捕捉原初引力波

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科技日報合肥12月19日電 (記者吳長鋒)記者19日從中國科學技術大學獲悉，該校蔡一夫教授帶領國際合作團隊發現，“嬰兒宇宙”處在高能物理的“沙漠”能區時，存在原初引力波共振非線性理論現象。原初引力波信號通過該現象過程，能被放大4至6個數量級乃至更大，從而被探測器檢出，可用於驗證某些傳統物理“不可觸及”的宇宙起源理論模型。該成果日前發表於《物理評論快報》。

“嬰兒宇宙”溫度極高，遠超現在高能物理實驗中能觸及的最高溫度。這段時期的物理被稱爲高能區新物理，因爲超出當前探索能力，被稱爲高能物理的“沙漠”區域。探索宇宙起源的主要科技手段是搜尋來自宇宙創生時期的時空漣漪，即原初引力波，它就像留聲機一樣忠實地記錄了宇宙在早期所發生的一切。能否捕獲到原初引力波，是人類尋找超出粒子物理標準模型的高能區新物理的關鍵線索。

蔡一夫團隊引入一個具有參數共振演化行爲的重場，使其與原初引力波發生非線性耦合，從而爲原初引力波的共振增益提供能量。暴脹背景演化的特殊動力學性質可使該重場和傳統的原初物質擾動之間幾乎互不干擾，從而確保暴脹學說與宇宙學觀測完美契合。他們通過構造一個具體的模型範例，精準地論證出，即便“嬰兒宇宙”是在超出粒子物理標準模型的“沙漠”能區經歷的暴脹過程，也能產生足夠大的原初引力波，從而理論上說明高能物理的“沙漠”區域也可能存在生機盎然的新物理“綠洲”。

這一理論成果爲原初引力波探測實驗建設提供了重要科學目標，也爲搜尋超出粒子物理標準模型的高能新物理打開一扇窗。