Un ensemble de travaux révolutionnaires dirigés par des physiciens de l'Université Monash a ouvert une nouvelle voie pour comprendre la physique fondamentale de l'univers.

Ces travaux, présentés dans une revue internationale publiée dans Progress in Particle and Nuclear Physics , fait suite à près d'une décennie de travaux menés par des scientifiques de l'École de physique et d'astronomie de la Faculté des sciences de l'Université Monash.

Les ondes gravitationnelles n'ont été détectées que récemment pour la première fois, offrant une opportunité passionnante de plonger dans les mystères de la physique des particules à travers les transitions de phase du premier ordre (FOPT) dans le cosmos primitif.

Les FOPT, qui se produisent lorsque de nouvelles symétries fondamentales s'effondrent selon le modèle standard, jouent un rôle essentiel dans la résolution d'énigmes fondamentales telles que le problème de la matière cosmique, de l'antimatière, de l'asymétrie ou les problèmes du secteur obscur, y compris la matière noire et les forces obscures. /P>

Chercheurs, dont l’auteur principal de la revue, Ph.D. candidat Lachlan Morris, se sont lancés dans un voyage visant à examiner le processus menant des modèles de physique des particules aux GW observables, en soulignant les étapes complexes impliquées.

"Notre travail sert de guide complet aux physiciens des particules pour explorer le domaine passionnant de la phénoménologie GW", a déclaré Morris. "Comprendre les FOPT est crucial pour percer les mystères de notre univers."

La revue détaille le parcours complexe depuis les modèles de physique des particules jusqu'aux GW observables induits par les désintégrations du vide au cours des FOPT.

La revue, co-écrite par le professeur Csaba Balazs, met en lumière ce processus complexe, en couvrant des étapes telles que la construction de potentiels efficaces, l'analyse des taux de transition et la prévision des spectres GW.

"Nous sommes à l'aube d'une nouvelle ère dans l'astronomie des ondes gravitationnelles", a déclaré le professeur Balazs. "L'avenir recèle un immense potentiel pour que les détecteurs spatiaux et terrestres révèlent des phénomènes invisibles, potentiellement émanant des FOPT."

La revue décrit le chemin à parcourir depuis un modèle de physique des particules jusqu'aux GW, qui contiennent de nombreuses parties spécialisées, notamment :

• création d'un potentiel effectif à température finie dans un modèle de physique des particules et vérification des FOPT
• calcul des taux de transition
• analyser la dynamique des bulles de vide véritable en expansion dans un plasma thermique
• caractériser une transition à l'aide de paramètres thermiques
• faire des prédictions pour les spectres GW à l'aide des dernières simulations et résultats théoriques et prendre en compte la détectabilité des spectres prédits dans les futurs détecteurs GW.

Pour chaque étape, la revue met l'accent sur les subtilités, les avantages et les inconvénients des différentes méthodes, et passe en revue les approches de pointe disponibles dans la littérature.

"Cela fournit tout ce dont un physicien des particules a besoin pour commencer à explorer la phénoménologie GW", a déclaré le professeur Balazs.

" Alors que nous commémorons près d'une décennie depuis la découverte révolutionnaire des ondes gravitationnelles, l'ère des détecteurs au sol a transformé notre compréhension du cosmos. Cependant, l'ère à venir des détecteurs spatiaux promet des découvertes encore plus extraordinaires, potentiellement révélatrices des secrets. d'une nouvelle physique au-delà du modèle standard."

Plus d'informations : Peter Athron et al, Transitions de phase cosmologiques :De la physique perturbative des particules aux ondes gravitationnelles, Progrès en physique des particules et nucléaire (2023). DOI :10.1016/j.ppnp.2023.104094

Fourni par l'Université Monash