Avance en la búsqueda de ondas gravitacionales primordiales

Inflación cósmica - MIT

   MADRID, 4 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Físicos han teorizado la posibilidad hipotética de generar ondas gravitacionales primordiales resonantemente dentro de la física de altas energías, cuando el universo estaba en su infancia.

   Las señales de ondas gravitacionales originalmente invisibles pueden amplificarse mediante resonancia paramétrica de 4 a 6 órdenes de magnitud o incluso más a través de este fenómeno, y luego es probable que sean probadas por detectores de ondas gravitacionales primordiales, validando así algunos modelos teóricos del universo temprano que son "inaccesibles" en las ventanas de observación tradicionales.

   En el universo temprano, toda la materia existió en algún momento como partículas elementales extremadamente diminutas. La temperatura estaba mucho más allá de la temperatura más alta (escala de energía) que los humanos pueden alcanzar en cualquier experimento de alta energía. Por lo tanto, la nueva física de este período se denomina zona desértica de la física de altas energías.

   En la actualidad, el método principal para explorar el origen del universo es la búsqueda de ondas gravitatorias primordiales, cuya magnitud está directamente determinada por la escala de energía del universo temprano. Por lo tanto, capturar ondas gravitacionales primordiales se ha convertido casi en la única oportunidad para que los humanos alcancen una nueva física a escalas de alta energía más allá del modelo estándar de física de partículas.

   Sin embargo, si la inflación cósmica se produjo en la zona desértica de la física de altas energías, la amplitud de las ondas gravitacionales primordiales será demasiado pequeña para ser detectada. Así, la perspectiva académica tradicional considera casi como una "misión imposible" buscar ondas gravitacionales primordiales y la nueva física relacionada en esta escala de energía.

   En el nuevo trabajo, publicado en Physical Review Letters, el equipo de investigación dirigido por Cai Yifu y Misao Sasaki de la Universidad de Tokio, introdujo un campo magnético pesado con un comportamiento de resonancia paramétrica para acoplarse de forma no lineal con ondas gravitacionales primordiales, proporcionando así una fuente de energía adecuada para la amplificación resonante de las ondas gravitacionales primordiales. Además, las propiedades dinámicas especiales de la evolución de fondo de la inflación cósmica pueden garantizar que el campo pesado recién introducido apenas pueda interferir con las perturbaciones de densidad primordial observadas y, por lo tanto, la nueva teoría puede adaptarse perfectamente a las observaciones cosmológicas actuales.

   Para ser específicos, al construir un ejemplo concreto del modelo de fondo, los investigadores demostraron con precisión que, incluso si la inflación cósmica se produjo en la zona desértica de escala de alta energía que excede el modelo estándar de física de partículas, las ondas gravitacionales primordiales se pueden generar resonantemente con una magnitud suficientemente grande que sea de interés observable. Desde la perspectiva teórica, este resultado mostró explícitamente que, incluso en el desierto de la física de altas energías, existe algún oasis que sostiene la vida de la nueva física.

   Esta investigación proporciona un objetivo científico importante para los experimentos de ondas gravitacionales primordiales presentes y futuros en todo el mundo, y también abre una nueva ventana para buscar nueva física de alta energía más allá del modelo estándar de física de partículas, según los autores.