2020 წელს NANOGrav კოლაბორაციამ ჟურნალ Astrophys. J. Lett. გამოაქვეყნა სტატია პულსარების სიგნალებში სამყაროს სტოქასტური გრავიტაციული ტალღური ფონის წვლილის შესაძლო დაფიქსირებასთან დაკავშირებით. ჟურნალ SciPost Physics 2021 წლის თებერვლის ნომერში გამოქვეყნებულ სტატიაში მაინცის უნივერსიტეტის (გერმანია) პროფესორებმა Pedro Schwaller და Wolfram Ratzinger გააანალიზეს ეს მონაცემები და განიხილეს იმის შესაძლებლობა, რომ ისინი შესაძლოა მიანიშნებდნენ ახალ ფიზიკაზე ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის მიღმა. ისინი აცხადებენ, რომ მონაცემები შესაძლოა მიუთითებდნენ როგორც ფაზურ გადასვლებზე ადრეულ სამყაროში, ასევე ძალზე მსუბუქი აქსიონის ტიპის (ALP) ნაწილაკების არსებობაზე. ეს უკანასკნელნი ამჟამად ფარული მატერიის პერსპექტიულ კანდიდატებად განიხილებიან.

გრავიტაციული ტალღები ფანჯარას ხსნიან ადრეულ სამყაროში. მიუხედავად იმისა, რომ რელიქტური მიკროტალღური ფონი არანაირ ინფორმაცია არ იძლევა ჩვენი სამყაროს პირველი 300,000 წლის შესახებ, ისინი გარკვეულ შეხედულებებს გვაწვდიან იმის შესახებ რაც მოხდა დიდი აფეთქების დროს. ”სწორედ ძალიან ადრეული სამყაროა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი ნაწილაკების ფიზიკოსებისთვის”, - განმარტავს Pedro Schwaller-ი. "ეს ის ეპოქაა, როცა კვარკები და გლუონები ქმნიან ატომის ბირთვების პირველ სტრუქტურულ ელემენტებს."

გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც NANOGrav კოლაბორაციამ პირველად დააფიქსირა, გამორჩეული არიან იმით, რომ მათ აქვთ ძალიან დაბალი სიხშირე 10^-8 ჰერცი, რაც დაახლოებით წელიწადში ერთ რხევას შეესაბამება. დიდი ტალღის სიგრძის გამო მათ დასაფიქსირებლად საჭირო დეტექტორი დაახლოებით მათი ტალღის სიგრძის რიგის უნდა იყოს. რადგან დედამიწაზე ასეთი დეტექტორის შექმნა შეუძლებელია, NANOGrav–ის ასტრონომები იყენებენ შორეულ პულსარების სიგნალებს, როგორც უზარმაზარ დეტექტორებს.

Wolfram Ratzinger კვლევის მოტივაციაზე ამბობს: "მიუხედავად იმისა, რომ ჯერჯერობით მონაცემები გვაძლევს მხოლოდ დაბალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების არსებობის პირველ მინიშნებას, ჩვენთვის მაინც ძალიან საინტერესოა მათთან მუშაობა. ეს იმიტომ ხდება, რომ ასეთი ტალღები შეიძლება წარმოიქმნას ადრეულ სამყაროში მომხდარი სხვადასხვა პროცესებით. ახლა ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს ინფორმაცია და გადავწყვიტოთ, რომელი მოდელი გავითვალისწინოთ და რომელი საერთოდ არ შეესაბამება მონაცემებს.“

მაინცის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა გადაწყვიტეს განსაკუთრებით ყურადღება მიექციათ ორი მოდელისთვის, რომელთა ფარგლებშიც შეიძლებოდა ახსნილიყო დაკვირვებული გრავიტაციული ტალღების თვისებები: ფაზური გადასვლები ადრეულ სამყაროში და ძალიან მსუბუქი აქსიონის ტიპის ნაწილაკებისგან შემდგარი ფარული მატერია. ფაზური გადასვლები ადრეულ სამყაროში, რომლებიც იწვევენ მასის ფლუქტუაციებს, ფარული მატერიის მსგავსად არ არიან ნაწინასწარმეტყველები ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის მიერ.

Pedro Schwaller და Wolfram Ratzinger-ის აზრით ”ადრეული ფაზური გადასვლების სცენარი ოდნავ უფრო სავარაუდოა”. მეორეს მხრივ, ორივე ფიზიკოსი მიიჩნევს, რომ სხვადასხვა მოდელების არსებობა მიუთითებს მონაცემების სიმწირეზე. ”ჩვენი ნაშრომი პირველი, მაგრამ მნიშვნელოვანი ნაბიჯია - ის იძლევა იმედს, რომ უფრო ზუსტი მონაცემებით შეგვიძლია მივიღოთ საიმედო დასკვნები იმ შეტყობინების შესახებ, რომელსაც გრავიტაციული ტალღები გვიგზავნის ადრეული სამყაროდან”.

Pedro Schwaller ასკვნის, "ჩვენ შეგვიძლია გამოვყოთ და შევზღუდოთ სხვადასხვა მოდელის მახასიათებლები, ჩვენ შემთხვევაში ფაზური გადასვლის სიძლიერე და აქსიონის მასა."

წყარო:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210315115033.htm