Nuestro universo observable es el objeto más grande que estudian los físicos: abarca un diámetro de casi 100 mil millones de años luz. Las correlaciones de densidad en nuestro universo, por ejemplo, correlaciones entre números de galaxias en diferentes partes del universo, indican que nuestro vastoEl universo se originó en una etapa de inflación cósmica.
Por otro lado, las partículas elementales son el objeto más pequeño que estudian los físicos. Un modelo estándar de física de partículas SM se estableció hace 50 años, describiendo todas las partículas conocidas y sus interacciones.
¿Están relacionadas las distribuciones de densidad del vasto universo y la naturaleza de las partículas más pequeñas? En una investigación reciente, científicos de HKUST y la Universidad de Harvard revelaron la conexión entre esos dos aspectos y argumentaron que nuestro universo podría usarse como un "colisionador de física de partículas""estudiar la física de partículas de alta energía. Sus hallazgos marcan el primer paso de la fenomenología del colisionador cosmológico y allanan el camino para el descubrimiento futuro de una nueva física desconocida aún para la humanidad".
La investigación fue publicada en la revista Cartas de revisión física el 29 de junio de 2017.
"Las observaciones en curso del fondo cosmológico de microondas y las estructuras a gran escala han logrado una precisión impresionante, de la que se puede extraer información valiosa sobre las perturbaciones de densidad primordiales", dijo Yi Wang, coautor del artículo y profesor asistente en el departamento de HKUSTfísica ". Un estudio cuidadoso de este fondo SM sería el requisito previo para usar el colisionador cosmológico para explorar cualquier física nueva, y cualquier señal de observación que se desvíe de este fondo sería un signo de física más allá del SM".
El equipo llevó a cabo una tarea de dos pasos para resolver los antecedentes del modelo SM. El primer paso fue resolver el espectro SM durante la inflación, que resultó ser dramáticamente diferente de la obtenida del cálculo de la física de partículas enespacio plano. El segundo fue descubrir cómo los campos SM ingresaron a las funciones de correlación de densidad cosmológica.
"Al igual que el patrón de línea de la luz que se ve al observar una lámpara de mercurio a través de un espectrómetro, la distribución de masa de las partículas fundamentales en SM también presenta un patrón especial, o un 'espectro de masa', que puede verse como elhuella digital de SM ", explicó Zhong-Zhi Xianyu, coautor y físico del Centro de Ciencias y Aplicaciones Matemáticas de la Universidad de Harvard," Sin embargo, esta huella digital está sujeta a cambios si cambiamos las condiciones ambientales. Al igual que cambia el espectro de luz.Cuando se aplica un campo magnético fuerte a la lámpara, el espectro de las partículas SM resulta ser muy diferente en el momento de la inflación, debido a los antecedentes inflacionarios ". El equipo examinó cuidadosamente todos los efectos de la inflación y mostró cómo la masaEl espectro de SM se vería para diferentes modelos de inflación.
"A través de la inflación, el espectro de partículas elementales se codifica en las estadísticas de la distribución de los contenidos del universo, como las galaxias y el fondo cósmico de microondas, que observamos hoy", explica Xingang Chen, coautor ycientífico en el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica: "Esta es la conexión entre el más pequeño y el más grande".
Quedan por explorar muchos problemas en esta dirección ". En nuestra configuración mínima, las partículas del Modelo Estándar interactúan con el inflaton la fuerza impulsora de la inflación de manera bastante débil. Pero si algunas partículas nuevas pueden mediar interacciones más fuertes entre estos dos sectores,esperaríamos observar una señal más fuerte de nueva física ", dijo Wang." El colisionador cosmológico es un escenario ideal para la nueva física más allá de SM ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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