Ankunft! SMART-1 Mondsonde erreicht Ziel

Wie hat das Universum begonnen? Der Urknall wird traditionell als der Moment betrachtet, in dem ein unendlich dichtes Energiebündel plötzlich nach außen ausbricht, sich in drei Raumrichtungen ausdehnt und sich dabei allmählich abkühlt.

Nun sagt ein Team von Physikern, dass der Urknall als eine Phasenänderung modelliert werden sollte: der Moment, in dem ein amorphes, formloses Universum analog zu flüssigem Wasser abgekühlt und plötzlich kristallisiert wird, um eine vierdimensionale Raumzeit zu bilden, analog zu Eis.

In der neuen Studie sagen Leitautor James Quach und Kollegen von der Universität von Melbourne in Australien, dass die Hypothese getestet werden kann, indem nach Defekten gesucht wird, die sich in der Struktur der Raumzeit gebildet hätten, als das Universum kristallisierte. Das Universum ist derzeit etwa 13,7 Milliarden Jahre alt.

"Denken Sie an das frühe Universum als eine Flüssigkeit", sagte Quach in einer Erklärung. "Dann, wenn sich das Universum abkühlt," kristallisiert "es in die drei räumliche und eine Zeitdimension, die wir heute sehen. Auf diese Weise könnten wir erwarten, dass sich bei der Abkühlung des Universums Risse bilden, ähnlich wie bei Wasserrissen gefriert zu Eis. "

Wenn sie existieren, sollten diese Risse nachweisbar sein, da Licht und andere Teilchen sich von ihnen ablenken oder reflektieren, wenn sie durch den Kosmos wandern. [Die Geschichte und Struktur des Universums (Infografik)]

Die Vorstellung, dass Raum und Zeit aus einem amorphen Zustand plötzlich hervorstechende Eigenschaften sind, wurde erstmals von Physikern des kanadischen Perimeter-Instituts im Jahr 2006 vorgestellt. Die "Quantengraphit" genannte Theorie besagt, dass die vierdimensionale Geometrie der Raumzeit entdeckt wurde von Albert Einstein ist nicht fundamental; stattdessen ist Raum-Zeit mehr wie ein Gitter, das aus diskreten Raum-Zeit-Bausteinen aufgebaut ist, so wie die Materie kontinuierlich aussieht, aber tatsächlich aus Bausteinen besteht, die Atome genannt werden.

Ursprünglich waren die Bausteine ​​bei extrem hohen Temperaturen wie flüssiges Wasser: Sie enthielten keine Struktur, "die einen Zustand ohne Raum darstellt", schreiben die Forscher in ihrer Arbeit. Im Moment des Urknalls, als die Temperatur im Universum auf den "Gefrierpunkt" der Raum-Zeit-Bausteine ​​sank, kristallisierten sie sich zu dem vierdimensionalen Gitter heraus, das wir heute beobachten.

Die Mathematik, die die Theorie beschreibt, kommt heraus, aber "die Herausforderung bestand darin, dass diese Bausteine ​​des Raums sehr klein sind und so unmöglich, direkt zu sehen", erklärte Quach. Vom menschlichen Standpunkt aus sieht die Raumzeit glatt und kontinuierlich aus.

Doch während die Bausteine ​​selbst zu klein sind, um sie zu entdecken, hoffen die Physiker, die Grenzen zu erkennen, die sich als Regionen kristallisierender Bausteine ​​zum Urknall aneinandergereiht hätten und "Risse" im Universum geschaffen hätten . Es ist mehr Arbeit erforderlich, um den durchschnittlichen Abstand zwischen den Rissen vorherzusagen - es ist nicht bekannt, ob sie mikroskopisch oder im Abstand von einem halben Jahr sind -, um ihre Auswirkungen auf Partikel zu charakterisieren.

Die Forschung von Quach und seinem Team ist in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Physical Review D ausführlich beschrieben.