“婴儿宇宙”的新理论有助于捕捉原始引力波

记者19日从中国科学技术大学了解到，该校蔡一夫教授领导的国际合作团队发现，在高能物理的“沙漠”能区中存在“婴儿宇宙”时，引力波共振的原始非线性理论现象。通过这一现象过程，原始引力波信号可以被放大4到6个数量级甚至更多，从而被探测器探测到，可以用来验证一些传统的物理“摸不着”的宇宙起源理论模型。成果日前在《物理评论快报》发表。

“婴儿宇宙”的温度极高，远超现在高能物理实验所能达到的最高温度。这一时期的物理被称为高能区新物理，由于超出了目前的探索能力，被称为高能物理的“沙漠”区。探索宇宙起源的主要科技手段是寻找宇宙创生时期的时空涟漪，即原始引力波，它像留声机一样忠实地记录了早期宇宙发生的一切。原始引力波能否被捕获，是人类在粒子物理标准模型之外的高能区寻找新物理的关键线索。

蔡一夫团队引入了具有参数共振演化行为的重场，使其与原始引力波非线性耦合，从而为原始引力波的共振增益提供能量。膨胀背景演化的特殊动力学性质可以使引力场和传统的原始物质扰动几乎互不干扰，从而保证了膨胀理论与宇宙学观测的完美契合。通过构建一个具体的模型例子，他们准确地证明了即使婴儿宇宙在粒子物理标准模型之外的“沙漠”能量区域正在经历膨胀，它也能产生足够多的原始引力波，这从理论上说明了在高能物理的“沙漠”区域可能存在一片生机勃勃的新物理“绿洲”。

这一理论成果为原始引力波探测的实验建设提供了重要的科学目标，也为寻找超越粒子物理标准模型的高能新物理打开了一扇窗。