La Collaboration LIGO/Vierge/KAGRA, un grand groupe de chercheurs dans différents instituts à travers le monde, a récemment imposé les contraintes les plus fortes aux cordes cosmiques à ce jour, en utilisant le jeu de données Advanced LIGO/Virgo full O3. Cet ensemble de données contient les dernières données d'ondes gravitationnelles détectées par un réseau de trois interféromètres situés aux États-Unis et en Italie.

"Nous voulions utiliser les données les plus récentes du troisième cycle d'observation (ensemble de données O3) pour imposer des contraintes sur les cordes cosmiques, " Prof. Mairi Sakellariadou du King's College de Londres, qui fait partie de la Collaboration LIGO-Virgo, Raconté Phys.org .

Les théories de terrain prédisent qu'à mesure que l'Univers s'étend et que sa température baisse, il subit une série de transitions de phase suivies de symétries spontanément brisées, qui peuvent laisser des défauts topologiques, reliques du passé, phase plus symétrique de l'Univers.

« Juste pour vous donner un exemple, si vous prenez de l'eau sous sa forme liquide et que vous baissez la température en dessous de zéro degré Celsius, il se solidifiera, " dit Sakellariadou. " A l'intérieur d'un glaçon, vous pouvez voir des filaments où l'eau est sous forme liquide. Ce phénomène peut également se produire dans l'Univers. » Les défauts topologiques unidimensionnels sont appelés cordes cosmiques. Alors que les modèles de physique des particules prédisent l'existence de cordes cosmiques, il n'y a actuellement aucune confirmation observationnelle de leur existence.

"Les cordes cosmiques les plus lourdes sont, plus leurs effets gravitationnels seront forts, " a déclaré Sakellariadou. En analysant les données d'observation, on peut mettre des contraintes sur le paramètre qui nous dit le poids de ces objets, en d'autres termes, l'époque de la formation des cordes cosmiques."

La définition de contraintes sur les cordes cosmiques permet également aux chercheurs de contraindre les modèles de physique des particules et les scénarios cosmologiques. En utilisant les données des ondes gravitationnelles, les chercheurs sont en mesure de tester des modèles de physique des particules à des échelles d'énergie qui ne peuvent pas être atteintes par des accélérateurs comme le Large Hadron Collider du CERN.

"Les contraintes dépendent également du modèle de cordes cosmiques que nous utilisons pour la distribution des boucles de cordes, qui est dicté par les simulations numériques impliquées », a déclaré Sakellariadou.

Jusque là, les chercheurs ont développé deux simulations numériques possibles. Le premier a été proposé il y a plusieurs années par Bouchet, Lorenz, Ringeval et Sakellariadou, tandis que le second a été développé par Blanco-Pillado, Olum et Shlaer.

Récemment, Auclair, Ringeval, Sakellariadou et Steer ont développé un nouveau modèle de boucle de corde analytique qui interpole entre les deux développés dans le passé avec des simulations numériques. Ce nouveau modèle a été utilisé pour la première fois pour imposer des contraintes aux cordes cosmiques en utilisant les données d'ondes gravitationnelles de la dernière série d'observations de la collaboration LIGO/Virgo/KAGRA.

Remarquablement, les contraintes récentes imposées par la collaboration LIGO/Virgo/KAGRA sont plus fortes que celles imposées par la nucléosynthèse du Big Bang, tableau de synchronisation de pulsar, ou des données de fond de micro-ondes cosmiques. Ils ont également amélioré les contraintes précédentes fixées par LIGO/Virgo de 1 à 2 ordres de grandeur.

"Au fur et à mesure que de nouvelles données deviennent disponibles, nous pourrons mettre des contraintes encore plus fortes. D'un point de vue théorique, cependant, il est également important de construire et d'étudier de nouveaux modèles de cordes cosmiques, et examiner les implications de nos travaux pour la physique des particules au-delà du modèle standard et des scénarios cosmologiques", dit Sakellariadou.

La recherche a été publiée dans Lettres d'examen physique .

© 2021 Réseau Science X