Los científicos quieren ‘escuchar’ el Big Bang para descubrir sus misterios

Lo que sucedió exactamente al comienzo del universo, hace 14 mil millones de años, es uno de los mayores misterios de la física: no hay una forma sencilla de explorarlo. es por eso, En sus primeras etapas, el universo estaba lleno de plasma denso, un gas hecho de partículas cargadas que incluyen electrones y protones (las partículas que forman el núcleo atómico junto con los neutrones). Los fotones (partículas de luz) quedaron atrapados en la mezcla, rebotando fuertemente en las otras partículas, sin forma de escapar.

Con el universo expandiéndose y disminuyendo lo suficiente en densidad, los fotones finalmente pudieron escapar y la luz comenzó a viajar libremente. Este evento, que ocurrió 380.000 años después del Big Bang, llamado «recombinación», condujo a la primera instantánea del origen del universo: fondo de microondas cósmico que observamos con telescopios. La mayor parte de lo que sabemos sobre el universo primitivo se basa en esta radiación residual del Big Bang. Pero la recombinación funciona como una pared: no podemos sondear épocas pasadas directamente con telescopios, ya que la luz estaba atrapada en ese momento.

Muchos proyectos ahora intentan escuchar el Big Bang utilizando ondas gravitacionales: Ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. Nuestra nuevo proyecto Su objetivo será detectar tales ondas a frecuencias muy altas y podría conducir al descubrimiento de una física completamente nueva.

últimamente Detecta ondas gravitacionalesY el Ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, por Experimentos LEGO / Virgo ha abierto وقد Nueva ventana de observación en el universo. Nos permite investigar fenómenos en los que la gravedad, más que la luz, es el transmisor. Las ondas gravitacionales detectadas hasta ahora se denominan ondas gravitacionales astrofísicas y son causadas por procesos físicos relativamente recientes, como la fusión de agujeros negros.

El tipo de ondas que podrían producirse en el universo primitivo se denominan ondas gravitacionales cósmicas Aún no se ha descubierto. Estas ondas viajan libremente una vez producidas; Actúan como fantasmas que pueden atravesar el muro de la recombinación y proporcionan una herramienta única para explorar el universo primitivo. Mientras que las ondas gravitacionales astrofísicas provienen de una dirección específica en el cielo, las ondas cósmicas nos llegan desde todas las direcciones posibles, de acuerdo con las diferentes regiones en las que se han producido en el pasado. Esto hace que sea muy difícil de detectar.

Pero la recompensa por poder detectar ondas gravitacionales cósmicas sería enorme: hay muchos fenómenos potencialmente catastróficos en el universo temprano que podrían producirlos. calefacción, por ejemplo, se puede considerar como una serie de explosiones durante las cuales se ha transferido energía de las partículas desconocidas impulsoras. inflación económica – una era en la que el universo explotó en tamaño – para las partículas descritas en Modelo estándar de física de partículas Hoy. Esto sucedió cuando el universo tenía una fracción de segundo, justo después del final de la inflación. También es posible que el universo haya cambiado de estado varias veces (como lo hace el agua cuando hierve) durante el primer segundo: estos eventos se denominan transiciones de fase.

Procesos que involucran partículas no descubiertas como Axiones (que puede ser materia oscura) también puede haber producido las ondas, por lo que si se detectaran ondas gravitacionales cósmicas, podrían darnos información importante sobre lo que sucedió al principio de los tiempos.

Alta frecuencia frente a baja frecuencia

actual y Planificado Los detectores de ondas gravitacionales se enfocan principalmente en bajas frecuencias, donde se garantiza la presencia de señales astrofísicas. Estos también podrían buscar ondas gravitacionales cósmicas y podrían examinar las señales que se produjeron cuando el universo era muy joven. primeros momentos después de la inflación.

Esto se debe a que la longitud de onda de la onda producida es proporcional al «tamaño» del universo (es decir, se está expandiendo). Cuanto antes se produzca, menor será la longitud de onda correspondiente y mayor será la frecuencia. La era inmediatamente posterior al fin de la inflación es lo que pretendemos investigar a través de nuestro nuevo proyecto. Esto cubre las veces que hemos podido ver evidencia real de algunas de las teorías más asombrosas de la naturaleza, como teoria de las cuerdas.

También hay otras fuentes posibles que podrían producir ondas gravitacionales de alta frecuencia en el universo más nuevo. Los ejemplos incluyen objetos misteriosos llamados estrellas de bosones (estrellas hechas de partículas elementales llamadas bosones) o «agujeros negros primordiales», que Puede componer materia oscura. Ambas son entidades hipotéticas que se cree que existen y nunca se han notado.

La gran mayoría de las señales de alta frecuencia se refieren inmediatamente a partículas o fenómenos indescriptibles dentro de un rango Modelo estándar de física de partículas y el Modelo estándar de cosmologíaNuestra mejor descripción de la naturaleza. Entonces, el descubrimiento arrojará luz sobre algunos de los problemas no resueltos de nuestro universo, como la formación de materia oscura y el origen de la inflación.

maquinas pequeñas

Hay dos ventajas obvias de los detectores de alta frecuencia. Primero, debido a que el tamaño del detector es proporcional a la longitud de onda a examinar, los detectores de ondas gravitacionales de alta frecuencia serán mucho más pequeños (y más baratos) que los de baja frecuencia. Los brazos de Ligo, por ejemplo, tienen cuatro kilómetros de largo. Soñamos con escuchar el sonido del Big Bang con un detector que encaje en nuestra cocina. Con suerte, esto funciona: a una frecuencia más alta, no hay señales de fondo astrofísicas que interfieran con lo que queremos medir.