“嬰兒宇宙”新理論助力“捕捉”原初引力波

中國科學技術大學蔡一夫教授帶領國際合作團隊發(fā)現(xiàn)，“嬰兒宇宙”處在高能物理的“沙漠”能區(qū)時，存在原初引力波共振非線性理論現(xiàn)象。原初引力波信號通過該現(xiàn)象過程，能被放大4至6個數(shù)量級乃至更大，從而被探測器檢出，可用于驗證某些傳統(tǒng)物理“不可觸及”的宇宙起源理論模型。該成果日前發(fā)表于《物理評論快報》。

在嬰兒時期的宇宙中，現(xiàn)在所有的物質(zhì)和暗物質(zhì)都曾以極微小的基本粒子形態(tài)存在。“嬰兒宇宙”溫度極高，遠超現(xiàn)在高能物理實驗中能觸及的最高溫度（能標）。這段時期的物理被稱為高能區(qū)新物理，因為超出當前探索能力，被稱為高能物理的“沙漠”區(qū)域。

蔡一夫團隊引入一個具有參數(shù)共振演化行為的重場，使其與原初引力波發(fā)生非線性耦合，從而為原初引力波的共振增益提供能量。暴脹背景演化的特殊動力學性質(zhì)可使該重場和傳統(tǒng)的原初物質(zhì)擾動之間幾乎互不干擾，從而確保暴脹學說與宇宙學觀測完美契合。

他們通過構(gòu)造一個具體的模型范例，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(qū)經(jīng)歷的暴脹過程，也能產(chǎn)生足夠大的原初引力波，從而理論上說明高能物理的“沙漠”區(qū)域也可能存在生機盎然的新物理“綠洲”。

這一理論成果為原初引力波探測實驗建設提供了重要科學目標，也為搜尋超出粒子物理標準模型的高能新物理打開一扇窗。（記者常河 通訊員桂運安）