Гигантские «бабблтроны» сформировали силы Вселенной через несколько мгновений после Большого взрыва

В чрезвычайно ранней Вселенной происходили самые катаклизмические, трансформационные и энергетические события за всю историю человечества. Движущей силой этих энергий было расширение космоса и вызванная им фрагментация фундаментальных сил природы. В результате этого дробления могли возникнуть массивные пузыри, которые сталкивались друг с другом и приводили в движение энергии, способные посрамить даже самые современные ускорители частиц, созданные человеком, говорится в новом исследовании, опубликованном 27 июня в базе данных препринтов arXiv.

Эти потрясающие энергии могли наполнить Вселенную частицами темной материи, микроскопическими черными дырами и многим другим, пишут исследователи. А как называются эти сверхэнергетические структуры ранней Вселенной? «Бабблтроны»! Ну или пузырькотроны.

Пузырьки хаоса

Четыре фундаментальные силы природы — электромагнетизм, сильная ядерная, слабая ядерная и гравитация — не всегда так уж различны. При высоких энергиях эти силы начинают сливаться. Мы уже можем наблюдать это на наших самых мощных коллайдерах частиц, где электромагнетизм и слабые ядерные силы сливаются в единую «электрослабую» силу. Хотя это не доказано, физики сильно подозревают, что при еще более высоких энергиях другие силы также сливаются в единую силу.

Но единственный раз, когда Вселенная обладала энергией, необходимой для этого, произошел менее чем через секунду после Большого взрыва. По мере охлаждения и расширения космоса из этого раннего состояния силы отделились друг от друга в титанические моменты фазовых переходов. Это расщепление могло быть плавным и спокойным, как переход льда в воду, или невероятно бурным, как переход воды в кипящий пар.

Если переходы были бурными, то Вселенная могла на короткое время наполниться гигантскими пузырями, говорится в новом исследовании. За пределами этих пузырей единые силы сохранялись. Но внутри пузырей космос был бы совершенно иным, а силы отделились бы друг от друга. В конце концов эти пузыри расширились бы и столкнулись, полностью преобразовав Вселенную в новую реальность.

Но эти пузыри не просто появились бы и исчезли, не оставив после себя следов, не зашипев, как открытая банка газировки. Пузыри несли бы в себе поистине колоссальное количество энергии — на порядки больше, чем любой антропогенный или природный процесс в современном космосе.

Расширяющиеся края пузырьков могли разогнать все близлежащие частицы до невероятно высоких скоростей. Затем эти частицы сталкивались с другими, как это происходит в лабораторных ускорителях частиц, создавая поток высвобожденной энергии и новых частиц. Кроме того, пузыри могли бы со временем слиться, став еще одним источником создания частиц.

Исследователи обнаружили, что эти пузырьки-троны могли достигать энергий, необходимых для образования гипотетических частиц темной материи. По расчетам специалистов, эти частицы обладали бы достаточной массой и плотностью, чтобы объяснить наблюдаемое количество темной материи во Вселенной. Они также могли быть фабриками гораздо более экзотических объектов, таких как микроскопические черные дыры, которые тут же испарялись, добавляя свою энергию в смесь.

Самое главное, исследователи обнаружили, что расширение и столкновение пузырьков-тронов привело бы к возникновению какофонии гравитационных волн. Эти гравитационные волны, подобно гигантскому колоколу, прозвенели бы по всей Вселенной и сохранились бы в космосе и сегодня, спустя миллиарды лет.

Последние исследования указывают на то, что Вселенная погружена в фоновый гул гравитационных волн. Хотя большинство волн, скорее всего, вызвано столкновением сверхмассивных черных дыр, некоторые из них могут быть реликтами процессов, происходивших в очень ранней Вселенной, таких как рост и падение пузырьков-тронов. Исследователи отмечают, что будущий анализ с помощью массивов пульсаров, а также с помощью новых детекторов гравитационных волн, таких как LISA и телескоп Эйнштейна, возможно, позволит найти прямые доказательства значительного, но мимолетного существования пузырьков-тронов.