LIGO/Jomfru -samarbejdet sætter nye begrænsninger for kosmiske strenge

LIGO/Jomfru/KAGRA -samarbejdet, en stor gruppe forskere på forskellige institutter verden over, har for nylig sat de stærkeste begrænsninger for kosmiske strenge til dato, ved hjælp af det komplette O3 -datasæt med Advanced LIGO/Virgo. Dette datasæt indeholder de nyeste gravitationsbølgedata, der er opdaget af et netværk af tre interferometre i USA og i Italien.

"Vi ønskede at bruge de mest aktuelle data fra det tredje observationsløb (O3 -datasæt) til at sætte begrænsninger på kosmiske strenge, "Prof. Mairi Sakellariadou fra King's College London, der er en del af LIGO-Jomfru-samarbejdet, fortalt Phys.org .

Feltteorier forudsiger, at når universet ekspanderer og dets temperatur falder, den gennemgår en række faseovergange efterfulgt af spontant brudte symmetrier, som kan efterlade topologiske defekter, levn fra tidligere, universets mere symmetriske fase.

"Bare for at give dig et eksempel, hvis du tager vand i flydende form, og du reducerer temperaturen under nul grader Celcius, det vil størkne, "Sagde Sakellariadou." Inde i en isterning, du kan se filamenter, hvor vandet er i flydende form. Dette fænomen kan også ske i universet. "Endimensionale topologiske defekter omtales som kosmiske strenge. Mens partikelfysikmodeller forudsiger eksistensen af ​​kosmiske strenge, der er i øjeblikket ingen observationel bekræftelse af deres eksistens.

"De tungere kosmiske strenge er, jo stærkere deres tyngdekraftseffekter vil være, "Sagde Sakellariadou. Ved at analysere observationsdata, vi kan sætte begrænsninger på parameteren, der fortæller os, hvor tunge disse objekter er, med andre ord epoken med kosmisk snordannelse. "

Indstilling af begrænsninger på kosmiske strenge gør det også muligt for forskere at begrænse partikelfysikmodeller og kosmologiske scenarier. Ved hjælp af gravitationsbølgedata, forskere er i stand til at teste partikelfysikmodeller på energivægter, der ikke kan nås af acceleratorer som Large Hadron Collider på CERN.

"Begrænsninger afhænger også af hvilken model af kosmiske strenge, vi bruger til distribution af strengsløjfe, som er dikteret af involverede numeriske simuleringer "sagde Sakellariadou.

Indtil nu, forskere har udviklet to mulige numeriske simuleringer. Den første blev fremsat for flere år siden af ​​Bouchet, Lorenz, Ringeval og Sakellariadou, mens den anden blev udviklet af Blanco-Pillado, Olum og Shlaer.

For nylig, Auclair, Ringeval, Sakellariadou og Steer udviklede en ny analytisk string loop -model, der interpolerer mellem de to, der tidligere er udviklet med numeriske simuleringer. Denne nye model er blevet brugt for første gang til at sætte begrænsninger på kosmiske strenge ved hjælp af gravitationsbølgedata fra den sidste observerende kørsel af LIGO/Jomfru/KAGRA -samarbejdet.

Bemærkelsesværdigt, de nylige begrænsninger, der er sat af LIGO/Jomfru/KAGRA -samarbejdet, er stærkere end dem, der blev sat af Big Bang -nukleosyntesen, pulsar-timing array, eller kosmiske mikrobølge baggrundsdata. De har også forbedret de tidligere begrænsninger, som LIGO/Jomfruen satte med 1 til 2 størrelsesordener.

"Efterhånden som flere data bliver tilgængelige, vi vil være i stand til at sætte endnu stærkere begrænsninger. Fra et teoretisk synspunkt, imidlertid, det er også vigtigt at bygge og undersøge nye kosmiske strengmodeller, og undersøge konsekvenserne af vores arbejde for partikelfysik ud over standardmodellen og kosmologiske scenarier ", Sagde Sakellariadou.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .

© 2021 Science X Network