新的研究表明，巨大的「泡泡加速器」在大爆炸後瞬間塑造了宇宙的力量
認識「泡泡加速器」——理論粒子加速器，它們可能有助於構建我們所知道的宇宙。
哈勃望遠鏡在太空中窺探一個巨大的氣泡。 （圖片來源：美國宇航局戈達德）
極早期的宇宙具有有史以來最災難性，變革性和能量的事件。驅動這些能量的是宇宙的膨脹和由此產生的自然基本力量的分裂。
6月<>27日在預印本數據庫arXiv上發表的新研究表明，在這種分裂中，巨大的氣泡可能已經出現並相互碰撞，為即使是我們最先進的人造粒子加速器也會感到羞恥的能量提供動力。
研究人員寫道，這些令人敬畏的能量可能已經用暗物質粒子，微觀黑洞等等淹沒了宇宙。那些超高能量的早期宇宙結構的名字呢？認識「泡泡機」。
混沌的泡沫
自然界的四種基本力——電磁力、強核力、弱核力和重力力——並不總是如此不同。在高能量下，這些力開始融合。我們已經可以在我們最強大的粒子對撞機中檢測到這一點，其中電磁力和弱核力合併成一個統一的「電弱」力。雖然尚未得到證實，但物理學家強烈懷疑，在更高的能量下，其他力也會合併成一個單一的、統一的力。
但宇宙唯一一次擁有做到這一點所需的能量是在大爆炸後不到一秒鐘。隨着宇宙從早期狀態冷卻和膨脹，這些力量在相變的巨大時刻相互分裂。這種分裂可能是平滑而寧靜的，就像冰融化成水的過渡，或者令人難以置信的暴力，就像水沸騰成蒸汽的轉變。
新的研究表明，如果轉變是劇烈的，那麼宇宙可能會短暫地充滿巨大的氣泡。在這些泡沫之外，統一的力量仍然存在。但是在氣泡內部，宇宙會完全不同，力量彼此分離。最終，這些氣泡會膨脹和碰撞，將宇宙完全轉化為新的現實。
但這些氣泡不會像打開的汽水罐一樣來來去去而不留下痕迹。這些氣泡將攜帶真正巨大的能量 - 比當今宇宙中的任何人為或自然過程都要多幾個數量級的能量。
氣泡的膨脹邊緣可以將附近的任何粒子加速到令人難以置信的高速。然後，這些粒子會撞擊其他粒子，就像它們在實驗室粒子加速器實驗中所做的那樣，產生釋放的能量和新粒子的陣雨。此外，氣泡最終會合併，成為粒子產生的另一個來源。
研究人員發現，這些氣泡加速器可能已經達到了觸發假設暗物質粒子形成所需的能量。根據團隊的計算，這些粒子將具有足夠的質量和丰度來解釋宇宙中觀測到的暗物質數量。它們也可能是更奇特物體的工廠，比如立即蒸發的微觀黑洞，將它們的能量添加到混合物中。
最重要的是，研究人員發現，氣泡加速器的膨脹和碰撞會產生嘈雜的引力波。這些引力波會像一個巨大的鐘聲一樣響徹整個宇宙，並在數十億年後的今天持續存在於宇宙中。
最近的研究指出，宇宙充斥着引力波的背景嗡嗡聲。雖然大多數波可能是由於超大質量黑洞的碰撞，但其中一些可能是極早期宇宙過程中的遺物，比如泡泡機的興衰。研究人員指出，未來對脈衝星定時陣列的分析，以及即將推出的引力波探測器，如LISA和愛因斯坦望遠鏡，可能能夠找到氣泡加速器重要但短暫存在的直接證據。
