V vesolju in času se lahko pojavijo razpoke, vendar jih človeški teleskopi ne morejo videti.
Razpoke, če obstajajo, so stare - ostanki časa kmalu po velikem udaru, ko se je vesolje preusmerilo iz bolj vročega, tujerodnega stanja v hladnejše, bolj znano, kot ga vidimo danes. Te veliko ohlajanje, ki ga fiziki imenujejo "fazni prehod", se je ponekod začelo prej kot na drugih. Mehurčki hladnejšega vesolja so se oblikovali in širili in cveteli po vesolju, dokler niso srečali drugih mehurčkov. Sčasoma se je ves prostor preselil in staro vesolje je izginilo.
Toda to staro, visokoenergetsko stanje bi lahko živelo na mejah med mehurčki, razpokami v tkanini vesolja in časa, kjer so se srečala ta območja hlajenja in se niso popolnoma ujemala. Nekateri fiziki so mislili, da bomo v kozmičnem mikrovalovnem ozadju (CMB) še vedno videli dokaze o tistih razpokah ali okvarah - znanih kot "kozmični nizi" - toploti, ki je ostala zaradi nasilnega nastanka vesolja. Toda po novem dokumentu bi bili ti dokazi preprosto preveč omedlevi, da bi se katerikoli teleskop kdajkoli spopadel s hrupom.
Kozmični struni so težko predstavljati, je dejal Oscar Hernández, fizik z univerze McGill v Montrealu in soavtor prispevka. Imajo pa analoge v našem svetu.
"Ste hodili po zamrznjenem jezeru? Ste opazili razpoke, ki so se nalegle na ledeno zaledenelo jezero? Še vedno je precej trdno. Nič se se ne bojite, toda razpoke je," je Hernández povedal Live Science
Te razpoke se tvorijo skozi podoben postopek faznega prehoda kot kozmični nizi.
"Led je voda, ki je prešla fazni prehod," je dejal. "Molekule vode so se lahko premikale kot tekočina, potem pa se kar naenkrat nekje začnejo oblikovati v kristal. Začne se ploščice v ploščice, ki so šesterokotniki. Zdaj si predstavljajte, da so ploščice popolne šesterokotniki in obloge s tem. Če nekdo na drugem koncu jezera začne znova ploščice, "je v bistvu nič možnosti, da se bodo vaše ploščice postavile.
Popolni prostori za sestanke na zmrznjeni površini jezera tvorijo dolge razpoke. V tkanini, kjer se prostor in čas sekata, tvorita kozmične strune - če je osnovna fizika pravilna.
V vesolju, menijo raziskovalci, obstajajo polja, ki določajo obnašanje osnovnih sil in delcev. Prvi fazni prehodi vesolja so prinesli ta polja.
"Lahko bi obstajalo polje, povezano z nekim delcem, ki mora v nekem smislu" izbrati smer za zamrzovanje in ohlajanje. " In ker je vesolje res veliko, bi lahko izbiralo različne smeri v različnih delih vesolja, "je dejal. "Zdaj, če to polje izpolnjuje določene pogoje ... potem, ko se bo vesolje ohladilo, se bodo pojavile črte prekinitve, se bodo pojavile črte energije, ki se ne morejo ohladiti."
Danes bi se ta mesta srečevanja zdela kot neskončno tanke črte energije skozi vesolje.
Iskanje teh kozmičnih strun bi bilo veliko, saj bi bili še en dokaz, da je fizika večja in bolj zapletena, kot to omogoča trenutni model, je dejal Hernández.
Trenutno je najbolj napredna teorija fizike delcev, za katero raziskovalci menijo, da je bila dokončno dokazana, znana kot standardni model. Vključuje kvarke in elektrone, ki sestavljajo atome, ter bolj eksotične delce, kot sta Higgsov bozon in nevtrini.
Vendar večina fizikov meni, da je standardni model nepopoln. Kot je že prej poročala Live Science, obstajajo najrazličnejše zamisli, kako se razširiti na njej, od super-simetričnih delcev (tj. "Stau slepton") do teorije superstringov - ideje, da je mogoče vse delce in sile razložiti kot vibracije drobnih , večdimenzionalni "strune". (Opomba: "Nizi" teorije superzvezdanja niso enaka stvar kot kozmični "struni". Na voljo je le toliko metafor in včasih jih fiziki na različnih področjih ponovno uporabijo.)
"Številne razširitve standardnega modela, ki so jim ljudje resnično všeč - kot številne teorije o superstringih in druge - seveda vodijo do kozmičnih strun, potem ko nastopi inflacija," je dejal Hernández. "Torej, kar imamo, je predmet, ki ga predvideva zelo veliko modelov, tako da če jih ni, potem vsi ti modeli niso izključeni. In če obstajajo, o moj bog, ljudje so srečni."
Od leta 2017 je bilo v zvezi s poskušanjem opazovanja strun v CMB videti veliko zanimanja, sta Hernández in njegov soavtor zapisala v svojem prispevku, ki je bil 18. novembra objavljen v zbirki podatkov arXiv in še ni bil recenziran.
Hernández je skupaj z Razvanom Ciuco iz Marianopolis College v Westmountu v Quebecu v preteklosti trdil, da bi bilo konvolucijsko nevronsko omrežje - močna vrsta programske opreme za iskanje vzorcev - najboljše orodje za odkrivanje dokazov o strunah v CMB.
Ob domnevi, da je popoln zemljevid CMB brez hrupa, so v ločen papir za leto 2017 zapisali, da mora računalnik, ki vodi takšno nevronsko omrežje, najti kozmične strune, tudi če so njihove ravni energije (ali "napetosti") izjemno nizke.
Toda ob ponovnem pregledu teme v tem novem prispevku za leto 2019 so pokazali, da v resnici skoraj ni mogoče zagotoviti dovolj čistih podatkov CMB za nevronsko omrežje, da bi zaznali te potencialne nize. Drugi svetlejši viri mikrovalov zatemnijo CMB in jih je težko popolnoma razstaviti. Tudi najboljši mikrovalovni instrumenti so nepopolni, z omejeno ločljivostjo in naključnimi nihanji njihove natančnosti snemanja od enega slikovnega piksa do drugega. Vsi ti dejavniki in še več so ugotovili, da znašajo izguba informacij, ki jih noben trenutni ali načrtovani način snemanja in analize CMB ne bo mogel premagati, so zapisali. Ta metoda lova na kozmične strune je slepa ulica.
To pa še ne pomeni, da je vse izgubljeno, so zapisali.
Nova metoda lova na kozmične strune temelji na meritvah širjenja vesolja v vse smeri po starodavnih delih vesolja. Ta metoda - imenovana 21-centimetrska kartiranje intenzitete - ne temelji na preučevanju premikov posameznih galaksij ali na natančnih slikah CMB, je dejal Hernández. Namesto tega temelji na meritvah hitrosti, s katero se atomi vodika oddaljujejo od Zemlje v povprečju v vseh delih vesolja.
Najboljših opazovalnic za 21-centimetrsko kartiranje (tako imenovano zato, ker vodik oddaja elektromagnetno energijo z natančno 21-centimetrsko valovno dolžino) še ni na spletu. Ko pa prispejo, so zapisali avtorji, je upanje za jasnejše dokaze o kozmičnih strunah v njihovih podatkih. In potem, je dejal Hernández, se lov lahko začne znova.
