Ученые кластера PRISMA+ Excellence анализируют данные гравитационно-волновой обсерватории NANOGrav.
Наногравитационная коллаборация недавно зафиксировала первые признаки очень низкочастотных гравитационных волн . Проф. Педро Шваллер и Вольфрам Ратцингер проанализировали полученные данные и рассмотрели возможность того, может ли это указывать на новую физику за пределами Стандартной модели. В статье , опубликованной в журнале SciPost Physics , они сообщают, что сигнал согласуется как с фазовым переходом в ранней Вселенной, так и с наличием поля чрезвычайно легких аксионоподобных частиц (ALPs). Последние рассматриваются как перспективные кандидаты на роль темной материи.
Гравитационные волны открывают окно в раннюю Вселенную. Хотя вездесущий космический микроволновый фон не дает никаких указаний на первые 300 000 лет существования нашей вселенной, он дает некоторые проблески того, что произошло во время Большого взрыва . “Именно эта очень ранняя Вселенная так волнует физиков элементарных частиц”, - объясняет Педро Шваллер. - Это время, когда элементарные частицы, такие как кварки и глюоны, присутствуют, а затем объединяются, образуя строительные блоки атомных ядер.”
Особенность гравитационных волн, которые впервые обнаружила коллаборация NANOGrav, заключается в том, что они имеют очень низкую частоту10-8 Герц, что эквивалентно примерно одному колебанию в год. Из-за их соответственно большой длины волны, чтобы обнаружить их, любой детектор также должен быть одинаково большим. Поскольку такой детектор невозможен здесь, на Земле, Астрономы NANOGrav используют далекие пульсары и их световые сигналы в качестве огромных детекторов.
В результате ученые из Майнца решили особенно внимательно рассмотреть два сценария, которые могли вызвать наблюдаемые гравитационные волны: фазовые переходы в ранней Вселенной и поле темной материи чрезвычайно легких аксионоподобных частиц (ALPs). Подобные фазовые переходы происходят из – за падения температуры в первичном супе после Большого Взрыва и приводят к массивным турбулентностям-однако, как и темная материя, они не покрываются стандартной моделью.
Основываясь на имеющихся данных, Педро Шваллер и Вольфрам Ратцингер интерпретируют результаты своего анализа с относительной осторожностью: “возможно, несколько более вероятным является сценарий раннего фазового перехода”. С другой стороны, оба физика считают, что тот факт, что они способны разработать определенные возможности, основанные только на ограниченных данных, доказывает потенциал их подхода. “Наша работа является первым, но важным событием – она дает нам большую уверенность в том, что с более точными данными мы можем сделать надежные выводы о сообщении, которое гравитационные волны посылают нам из ранней Вселенной.”
“Кроме того, - заключает Педро Шваллер, - мы уже можем начать определять определенные характеристики сценариев и накладывать на них ограничения, в нашем случае силу фазового перехода и массу аксионов.”
