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 Израильские биологи научили родственника табака самостоятельно вырабатывать пять психоделических веществ, которые в природе происходят из трех царств: растений, грибов и животных. Для этого ученые впервые расшифровали природный путь выработки ДМТ, а затем перенесли нужные гены в один организм.
В шаровых звездных скоплениях должно быть немало небольших черных дыр, но астрономам редко удается их обнаружить. И вот ученые нашли первую черную дыру звездной массы в огромном скоплении Омега Центавра. Объект оказался менее массивным, чем ожидали специалисты, зато с огромным орбитальным периодом.
Власти штата Нью-Йорк ввели на год мораторий на строительство крупных дата-центров. Таким образом, Нью-Йорк стал первым штатом, где действует такое ограничение.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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