La collisione di onde di pressione sferiche da una transizione di fase a circa 10 picosecondi dopo il Big Bang genererebbe onde gravitazionali osservabili da LISA. Credito:David Weir
Le transizioni di fase, come l'ebollizione dell'acqua o lo scioglimento di un metallo, sono fenomeni comuni ma affascinanti che suscitano sorprese decenni dopo decenni. Spesso si verificano quando la temperatura di una sostanza viene modificata, attraverso la nucleazione delle bolle della nuova fase, che poi si dilata. Alla fine, la nuova fase ha preso il sopravvento sull'intero container.
L'universo primordiale era composto da un plasma caldo la cui temperatura diminuiva con l'espansione dell'universo. Molti fisici ipotizzano che una transizione di fase potrebbe essersi verificata subito dopo il Big Bang. Ciò avrebbe quindi portato alla nucleazione delle bolle e alle loro successive collisioni. Tali collisioni creerebbero potenti increspature nello spaziotempo che potrebbero essere osservate nei rilevatori di onde gravitazionali pianificati. L'antenna spaziale con interferometro laser (LISA), con una data di lancio provvisoria nel 2037, è una di queste sonde che potrebbe essere in grado di rilevare queste increspature spaziotemporali dell'universo primordiale.
Tuttavia, descrivere le transizioni di fase dell'universo primordiale è stato impegnativo. I ricercatori dell'Università di Helsinki Oscar Henriksson, Mark Hindmarsh e Niko Jokela, insieme ai colleghi dell'Università di Oviedo e dell'Università del Sussex, hanno affrontato questo problema utilizzando una tecnica della teoria delle stringhe nota come dualità olografica. Hanno mostrato come la dualità può essere utilizzata per mappare il problema su uno più trattabile e come possono essere estratte le quantità importanti che descrivono la nucleazione delle bolle e i segnali delle onde gravitazionali associate.
In futuro questi nuovi metodi potranno essere applicati direttamente in scenari più realistici, dove il punto di partenza sarebbe una possibile estensione del Modello Standard della fisica delle particelle.
I risultati sono stati pubblicati il 29 marzo sulla rivista Physical Review Letters . Il gruppo sta anche affrontando l'ostacolo rimanente, il calcolo della velocità della parete della bolla, necessario per la descrizione completa dei primi principi della transizione di fase dell'universo primordiale e l'impronta che lascia sullo spettro delle onde gravitazionali. + Esplora ulteriormente
