Квантовый «отскок» помог объяснить, почему ранняя Вселенная стала однородной
Квантовая природа самого пространства могла сделать Вселенную ровной и однородной сразу после ее рождения. К такому выводу физики пришли, изучив одну из современных моделей квантовой гравитации. Выяснилось, что в ней различия в расширении пространства по разным направлениям — так называемые анизотропии — сглаживаются сами собой, без специальных условий. Если выводы ученых верны, это поможет решить одну из главных загадок современной космологии: как ранняя, крайне неоднородная Вселенная стала настолько гладкой, какой мы наблюдаем ее сегодня?
Считается, что в первые мгновения после возникновения Вселенная пережила экстремально плотное и горячее состояние. В некоторых моделях, основанных на петлевой квантовой космологии (ПКК), классическая сингулярность Большого взрыва заменяется так называемым квантовым отскоком: вместо состояния с бесконечной плотностью происходит переход Вселенной от сжатия к расширению.
Отметим, что ПКК представляет собой космологический раздел более общей теории петлевой квантовой гравитации (ПКГ) — одного из подходов к объединению Общей теории относительности (ОТО) и квантовой механики.
У таких моделей есть серьезная проблема. Во время сжатия Вселенная может становиться все менее однородной: пространство начинает расширяться и сжиматься с разной скоростью в разных направлениях, а возникающие анизотропии могут нарушить дальнейшую эволюцию космоса и тем самым противоречить наблюдениям. Именно по этой причине ученые ищут механизм, подавляющий такие отклонения естественным образом.
Международная исследовательская группа под руководством Вэнь-Цунь Ганя (Wen-Cong Gan) из Педагогического университета Цзянси (Китай) изучила модифицированную версию петлевой квантовой космологии (ПКК) — модель mLQC-I. В отличие от стандартной версии теории, она по-другому учитывает квантовые свойства пространства-времени, что меняет поведение Вселенной вблизи квантового отскока.
Для расчетов применили модель анизотропной Вселенной Бианки I (Bianchi I). В ней пространство может расширяться неодинаково в разных направлениях. Подход позволил проследить, как квантовые эффекты подавляют такие различия.
Расчеты показали, что сразу после квантового отскока показатель, характеризующий анизотропию пространства, начинает экспоненциально уменьшаться. Причем этот эффект практически не зависит от того, каким веществом заполнена Вселенная — обычной (барионной) материей, излучением или другими формами материи и квантовыми полями, что рассматриваются в космологических моделях. По сути, сама квантовая геометрия действует как естественный механизм «сглаживания», быстро приводя расширение к одинаковому темпу во всех направлениях.
Чтобы проверить результаты, ученые применили численное моделирование для нескольких различных сценариев. Во всех случаях Вселенная сначала проходила через квантовый отскок, затем быстро переходила к расширению. В отличие от стандартной ПКК, где анизотропии сохраняются, в mLQC-I они стремительно исчезали уже в квантовом режиме. Скорость этого процесса оказалась практически одинаковой вне зависимости от выбранных начальных условий и типа материи. Это указывает на универсальный характер эффекта.
Предложенный механизм, по мнению авторов научной работы, может избавить космологические модели от необходимости вводить дополнительные процессы для подавления анизотропий. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Если выводы подтвердятся, модифицированная ПКК станет одним из наиболее перспективных описаний юного космоса. Эта модель объясняет, почему после экстремальных условий первых мгновений космос приобрел наблюдаемую сегодня однородность и изотропность. Научная работа остается теоретической и пока не имеет прямого подтверждения. Впрочем, дискуссию в научном сообществе она уже вызвала.
Telegram 
Дзен 
VK В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Защитный жилет, протестированный в ходе миссии «Артемида I», реально защитил от космической радиации
Специальный пластиковый жилет смог существенно снизить дозу радиации, полученную манекеном во время тестового полета корабля Orion к Луне. По уровню защиты жилет не уступил специальному противорадиационному убежищу внутри корабля. В будущем такая экипировка позволит защищать астронавтов от солнечных вспышек во время полетов на Луну и Марс, минимально сковывая их работу.
В ранней Вселенной нашли черную дыру, спрятанную в плотной газовой оболочке. Ее необычные свойства могут объяснить, почему первые черные дыры росли с огромной скоростью, а также пролить свет на природу «маленьких красных точек».
Британские экологи выяснили, что большинство людей не догадываются о вреде солнцезащитных кремов для Мирового океана. Обзор научной литературы и локальный уличный опрос наглядно продемонстрировали разрыв между реальными экологическими угрозами и повседневными привычками покупателей.
Десятимесячный эксперимент в Антарктиде помог выяснить, что частые взаимодействия в замкнутом пространстве не сближают команду, а провоцируют рост недоверия, конфликты и падение продуктивности. Ученые уверены, что отсутствие личного пространства и постоянный контакт с одними и теми же людьми могут стать главными психологическими угрозами для экипажей будущих марсианских миссий.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии