原標題:我國科學家在宇宙起源和原初引力波研究取得新突破

近日,中國科學技術大學帶領國際合作團隊發現了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的非線性理論現象。原初引力波信號通過該現象過程,能被共振放大4至6個數量級乃至更大,從而被原初引力波探測器檢出,可用於驗證某些傳統物理“不可觸及”的宇宙起源理論模型。這個新結果可以爲國際上盛行的原初引力波探測實驗建設提供重要科學目標,也爲搜尋超出粒子物理標準模型的高能新物理打開了一扇窗口。該成果日前在國際學術期刊《物理評論快報》發表。

如果將現在的宇宙比喻爲一名成長的孩童,那嬰兒時期的宇宙中,現在所有的物質和暗物質都曾經是以極爲微小的基本粒子的形態存在。“嬰兒宇宙”溫度極高,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。

當前探索宇宙起源的主要科技手段是去搜尋來自宇宙創生時期的時空漣漪,也就是原初引力波。它就像留聲機一樣忠實地記錄了宇宙在古早時期所發生的一切。然而,這些時空波動的幅度大小正是直接由嬰兒時期的宇宙能標所決定的。

在本研究中,科研團隊引入了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了能量來源。並且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當前的宇宙學觀測能夠完美契合。

本研究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”也可能存在生機盎然的新物理“綠洲”。

(總檯央視記者 帥俊全)

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