纳米重力合作项目最近捕捉到了极低频引力波的第一个迹象。Pedro Schwaller教授和Wolfram Ratzinger教授分析了这些数据,并特别考虑了这是否可能指向超越标准模型的新物理。在SciPost Physics杂志上发表的一篇文章中,他们报告说,这个信号与早期宇宙的相变和极轻的类轴心粒子场(阿尔卑斯)的存在相一致。后者被认为是暗物质很有希望的候选者。
引力波打开了一扇通向早期宇宙的窗户。虽然无处不在的宇宙微波背景没有提供关于我们宇宙最初30万年的线索,杏耀开帐号但它们提供了一些关于大爆炸期间发生的事情的一瞥。“正是这个非常早期的宇宙让粒子物理学家感到兴奋,”美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)的PRISMA+卓越集群理论物理学教授Pedro Schwaller解释道。“这是夸克和胶子等基本粒子存在的时候,然后结合形成原子核的基石。”
纳米重力合作项目首次探测到的引力波的特殊之处在于,它们的频率非常低,为10-8赫兹,相当于每年大约振荡一次。由于它们的波长相应很大,杏耀注册 ,为了探测到它们,任何探测器也必须同样大。由于这样的探测器在地球上是不可能的,所以NANOGrav的天文学家使用遥远的脉冲星和它们的光信号作为巨大的探测器。
Wolfram Ratzinger概述了他们工作背后的动机:“尽管到目前为止,这些数据仅仅为我们提供了低频引力波存在的初步线索,但对我们来说,与它们一起工作仍然是非常令人兴奋的。这是因为这种波可能是由早期宇宙的各种过程产生的。我们现在可以使用我们已经得到的数据来决定,哪些需要考虑,哪些根本不符合数据。”
因此,美因茨的科学家们决定对两种可能导致观测到的引力波的情形进行特别仔细的观察:早期宇宙的相变和由极轻的轴心粒子组成的暗物质场(阿尔卑斯)。像这样的相变是由于大爆炸后原始汤的温度下降而发生的,并导致了大规模的湍流-然而,就像暗物质一样,它们不包括在标准模型中。
根据现有的数据,Pedro Schwaller和Wolfram Ratzinger以相对谨慎的态度解释了他们的分析结果:“也许更有可能是早期相变的情况。”另一方面,这两位物理学家相信,他们能够在有限的数据基础上计算出某些可能性,这一事实证明了他们的方法的潜力。“我们的工作是第一次,但也是重要的发展——它给了我们很多信心,有了更精确的数据,我们就可以得出关于引力波从早期宇宙向我们发送信息的可靠结论。”
“此外,”佩德罗·施沃勒总结道,杏耀注册帐号“我们已经可以开始确定情景的某些特征,并对它们施加约束,在我们的例子中是相变的强度和轴子的质量。”