物理学家希望利用引力波“看到”时间的开始

本站发布时间：2023-11-16 15:36:48

新的研究表明，被称为引力波的时空撕裂可能有助于在宇宙大爆炸后的黎明揭示秘密。物理学家表示，他们可以利用地球上的核聚变反应堆了解更多关于这些原始引力波的信息

在一项新的研究中，物理学家使用控制电磁波如何在聚变反应堆内的等离子体中移动的方程来创建引力波和物质如何相互作用的理论模型

反过来，这可以更好地揭示时间上最早的时刻

宇宙大爆炸后不久，宇宙中弥漫着一团炽热、超致密的原始等离子体，这些等离子体向宇宙发出强大的引力波

这些古老的引力波会在整个宇宙中传播，并且应该在今天仍然存在，因此物质和引力波在宇宙幼年时期对彼此的相互影响会在两者中留下可观察的痕迹。从这些可观察到的痕迹向后追溯，可以更好地揭示早期的情况

普林斯顿等离子体物理项目的研究生、该研究的主要作者Deepen Garg在一份声明中说：“我们无法直接看到早期宇宙，但如果我们看看当时的引力波如何影响我们今天可以观察到的物质和辐射，也许我们可以间接看到它。”

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一幅显示时空波从两颗碰撞的中子星上荡漾开来的插图（图片来源：NASA）“>一种具有巨大引力的物质

根据爱因斯坦的广义相对论，大质量物体通过使周围空间变形来进行引力相互作用，在时空中产生以光速传播的称为引力波的波纹。

到目前为止，物理学家一直使用激光干涉仪引力波天文台（LIGO）等探测器寻找引力波；诞生于黑洞的碰撞。这些宇宙大灾难产生了最强大的引力波，它们在真空中从碰撞区域传播到地球，这意味着物理学家只需要对这些在太空中产生的涟漪的物理模型进行描述

然而，当宇宙处于婴儿期时，大量物质四处移动，产生引力波，这些引力波必须通过原始等离子体传播，而原始等离子体会与这些波相互作用，改变它们的形状和轨迹

为了计算这种原始等离子体将如何影响这些古老的引力波，Garg和他的导师Ilya Dodin仔细分析了爱因斯坦相对论的方程，该方程描述了空间的几何结构如何随着物质的运动而变化。在对物质物理性质的某些简化假设下，他们可以计算引力波和物质是如何相互影响的

团队的部分方程式基于；电磁波在等离子体中的传播。这一过程不仅发生在恒星表面下，也发生在地球上的聚变反应堆中

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