Có thể có những vết nứt trong không gian, nhưng kính viễn vọng của loài người không thể nhìn thấy chúng.
Các vết nứt, nếu chúng tồn tại, đã cũ - tàn dư của một thời gian ngắn sau Vụ nổ lớn khi vũ trụ vừa chuyển từ trạng thái nóng hơn, xa lạ hơn sang trạng thái lạnh hơn, quen thuộc hơn chúng ta thấy ngày nay. Lý thuyết tuyệt vời đó, cái mà các nhà vật lý gọi là "quá trình chuyển pha", bắt đầu sớm hơn ở một số nơi so với những nơi khác, theo lý thuyết. Bong bóng của vũ trụ lạnh hơn hình thành và lan rộng, nở rộ khắp không gian cho đến khi họ gặp những bong bóng khác. Cuối cùng, tất cả không gian chuyển tiếp, và vũ trụ cũ biến mất.
Nhưng trạng thái năng lượng cao, cũ kỹ đó có thể đã tồn tại ở biên giới giữa các bong bóng, vết nứt trên không gian thời gian nơi các vùng làm mát đó gặp nhau và không khớp hoàn toàn với nhau. Một số nhà vật lý nghĩ rằng chúng ta vẫn có thể thấy bằng chứng về những vết nứt hoặc khuyết tật đó - được gọi là "chuỗi vũ trụ" - trong nền vi sóng vũ trụ (CMB), sức nóng còn lại từ sự nổi lên dữ dội của vũ trụ. Nhưng theo một bài báo mới, bằng chứng đó đơn giản là quá mờ nhạt đối với bất kỳ kính viễn vọng nào có thể chống lại tiếng ồn.
Chuỗi vũ trụ là những đối tượng khó tưởng tượng, Oscar Hernández, nhà vật lý tại Đại học McGill ở Montreal và đồng tác giả của bài báo cho biết. Nhưng họ có chất tương tự trong thế giới của chúng ta.
"Bạn đã đi trên một hồ nước đóng băng chưa? Bạn có nhận thấy các vết nứt xuyên qua lớp băng của hồ đóng băng không? Nó vẫn khá chắc chắn. Không có gì phải sợ, nhưng có những vết nứt", Hernández nói với Live Science
Những vết nứt đó hình thành thông qua một quá trình chuyển pha tương tự như các chuỗi vũ trụ.
"Nước đá là nước đã trải qua giai đoạn chuyển tiếp", ông nói. "Các phân tử nước được tự do di chuyển như một chất lỏng, và rồi đột nhiên, ở đâu đó, chúng bắt đầu hình thành một tinh thể. Bắt đầu, nó tự lát gạch trong các viên gạch, đó là hình lục giác. Bây giờ, hãy tưởng tượng có những viên gạch hoàn hảo hình lục giác và ốp lát với điều đó. Nếu ai đó ở đầu kia của hồ bắt đầu xếp lại, "về cơ bản không có cơ hội nào rằng gạch của bạn sẽ xếp hàng.
Nơi gặp gỡ không hoàn hảo trên một mặt hồ đóng băng hình thành các vết nứt dài. Trong kết cấu nơi không gian và thời gian giao nhau, chúng tạo thành các chuỗi vũ trụ - nếu vật lý cơ bản là chính xác.
Trong không gian, các nhà nghiên cứu tin rằng, có những lĩnh vực xác định hành vi của các lực và hạt cơ bản. Các giai đoạn chuyển tiếp đầu tiên của vũ trụ đã đưa những lĩnh vực này ra đời.
"Có thể có một lĩnh vực liên quan đến một số hạt, theo một cách nào đó, 'chọn một hướng để đóng băng và làm mát.' Và vì vũ trụ thực sự lớn, nó có thể chọn các hướng khác nhau trong các phần khác nhau của vũ trụ ", ông nói. "Bây giờ, nếu trường này tuân theo một số điều kiện nhất định thì khi vũ trụ nguội dần sẽ có những dòng không liên tục, sẽ có những dòng năng lượng không thể hạ nhiệt."
Ngày nay, những điểm gặp gỡ đó sẽ xuất hiện dưới dạng những dòng năng lượng cực kỳ mỏng trong không gian.
Tìm kiếm những chuỗi vũ trụ đó sẽ là một vấn đề lớn bởi vì chúng sẽ là một bằng chứng khác cho thấy vật lý lớn hơn và phức tạp hơn so với mô hình hiện tại cho phép, Hernández nói.
Ngay bây giờ, lý thuyết tiên tiến nhất về vật lý hạt mà các nhà nghiên cứu cảm thấy đã được chứng minh một cách thuyết phục được gọi là Mô hình chuẩn. Nó bao gồm các quark và electron tạo nên các nguyên tử, cũng như các hạt kỳ lạ hơn như boson Higgs và neutrino.
Tuy nhiên, hầu hết các nhà vật lý tin rằng Mô hình Chuẩn không hoàn chỉnh. Như Live Science đã báo cáo trước đây, có tất cả các loại ý tưởng về cách mở rộng trên nó, từ các hạt siêu đối xứng (nghĩa là "stau slepton") đến lý thuyết siêu dây - ý tưởng rằng tất cả các hạt và lực có thể được giải thích là rung động của các hạt nhỏ , "chuỗi" đa chiều. (Lưu ý: "Chuỗi" của lý thuyết siêu dây không giống với "chuỗi" vũ trụ. Chỉ có rất nhiều phép ẩn dụ có sẵn và đôi khi các nhà vật lý trong các lĩnh vực khác nhau sử dụng lại một.)
"Nhiều phần mở rộng của Mô hình Chuẩn mà mọi người thực sự thích - giống như rất nhiều lý thuyết siêu dây và những lý thuyết khác - tự nhiên dẫn đến các chuỗi vũ trụ sau khi lạm phát diễn ra," Hernández nói. "Vì vậy, những gì chúng ta có là một đối tượng được dự đoán bởi rất nhiều mô hình, vì vậy nếu chúng không tồn tại thì tất cả các mô hình này đều bị loại trừ. Và nếu chúng tồn tại, trời ơi, mọi người rất vui."
Kể từ năm 2017, đã có một loạt các mối quan tâm trong việc cố gắng phát hiện ra các chuỗi trong CMB, Hernández và đồng tác giả đã viết trong bài báo của họ, xuất bản ngày 18 tháng 11 tới cơ sở dữ liệu arXiv và chưa được đánh giá ngang hàng.
Trước đây, Hernández, cùng với Razvan Ciuca của Đại học Marianopolis ở Westmount, Quebec, đã lập luận rằng trước đây, một mạng lưới thần kinh tích chập - một loại phần mềm tìm mẫu mạnh mẽ - sẽ là công cụ tốt nhất để phát hiện bằng chứng về chuỗi trong CMB.
Giả sử một bản đồ CMB hoàn hảo, không có tiếng ồn, họ đã viết trong một bài báo riêng năm 2017, một máy tính chạy loại mạng thần kinh đó có thể tìm thấy các chuỗi vũ trụ ngay cả khi mức năng lượng của chúng (hoặc "độ căng") thấp đáng kể.
Nhưng xem xét lại chủ đề trong bài báo mới năm 2019 này, họ đã chỉ ra rằng trong thực tế, gần như chắc chắn không thể cung cấp dữ liệu CMB đủ sạch cho mạng thần kinh để phát hiện các chuỗi tiềm năng này. Khác, các nguồn vi sóng sáng hơn che khuất CMB và khó phân tách hoàn toàn. Ngay cả các thiết bị vi sóng tốt nhất cũng không hoàn hảo, với độ phân giải hạn chế và dao động ngẫu nhiên về độ chính xác ghi từ một pixel đến pixel tiếp theo. Tất cả những yếu tố đó và hơn thế nữa, họ đã tìm thấy, thêm vào một mức độ mất thông tin mà không có phương pháp ghi và phân tích hiện tại hoặc theo kế hoạch nào của CMB sẽ có thể khắc phục được, họ viết. Phương pháp săn dây vũ trụ này là một ngõ cụt.
Điều đó không có nghĩa là tất cả đã mất, mặc dù, họ đã viết.
Một phương pháp mới để săn các chuỗi vũ trụ dựa trên các phép đo sự giãn nở của vũ trụ theo mọi hướng trên các phần cổ xưa của vũ trụ. Phương pháp này - được gọi là ánh xạ cường độ 21 cm - không dựa vào việc nghiên cứu sự chuyển động của từng thiên hà hoặc trên các hình ảnh chính xác của CMB, Hernández nói. Thay vào đó, nó dựa trên các phép đo tốc độ mà các nguyên tử hydro đang di chuyển ra khỏi Trái đất, trung bình, trong tất cả các phần của không gian sâu.
Các đài quan sát tốt nhất để lập bản đồ 21 cm (được đặt tên như vậy bởi vì hydro phát ra năng lượng điện từ có bước sóng 21 cm) không trực tuyến. Nhưng khi họ đến nơi, các tác giả đã viết, hy vọng sẽ có bằng chứng rõ ràng hơn về các chuỗi vũ trụ trong dữ liệu của họ. Và sau đó, Hernández nói, cuộc săn lùng có thể bắt đầu lại.
