A Colaboração LIGO / Virgo / KAGRA, um grande grupo de pesquisadores em diferentes institutos em todo o mundo, recentemente definiu as restrições mais fortes em cordas cósmicas até hoje, usando o conjunto de dados completo O3 avançado LIGO / Virgo. Este conjunto de dados contém os dados de ondas gravitacionais mais recentes detectados por uma rede de três interferômetros localizados nos Estados Unidos e na Itália.

"Queríamos usar os dados mais atuais da terceira execução de observação (conjunto de dados O3) para colocar restrições nas cordas cósmicas, "Prof. Mairi Sakellariadou do King's College London, que faz parte da Colaboração LIGO-Virgo, contado Phys.org .

As teorias de campo prevêem que, à medida que o Universo se expande e sua temperatura cai, ele passa por uma série de transições de fase seguidas por simetrias espontaneamente quebradas, que podem deixar para trás defeitos topológicos, relíquias do anterior, fase mais simétrica do Universo.

"Só para dar um exemplo, se você pegar a água em sua forma líquida e diminuir a temperatura abaixo de zero grau Celsius, vai solidificar, "Sakellariadou disse." Dentro de um cubo de gelo, você pode ver os filamentos onde a água está na forma líquida. Esse fenômeno também pode acontecer no Universo. "Defeitos topológicos unidimensionais são chamados de cordas cósmicas. Embora os modelos de física de partículas prevejam a existência de cordas cósmicas, atualmente não há confirmação observacional de sua existência.

"As cordas cósmicas mais pesadas são, mais fortes serão seus efeitos gravitacionais, "Sakellariadou disse. Ao analisar os dados observacionais, podemos colocar restrições no parâmetro que nos diz o quão pesados ​​esses objetos são, em outras palavras, a época da formação das cordas cósmicas. "

Definir restrições em cordas cósmicas também permite aos pesquisadores restringir modelos de física de partículas e cenários cosmológicos. Usando dados de ondas gravitacionais, pesquisadores são capazes de testar modelos de física de partículas em escalas de energia que não podem ser alcançadas por aceleradores como o Large Hadron Collider do CERN.

"As restrições também dependem de qual modelo de cordas cósmicas estamos usando para a distribuição do laço da corda, que é ditado por simulações numéricas envolvidas ", disse Sakellariadou.

Até aqui, pesquisadores desenvolveram duas simulações numéricas possíveis. O primeiro foi apresentado há vários anos por Bouchet, Lorenz, Ringeval e Sakellariadou, enquanto o segundo foi desenvolvido por Blanco-Pillado, Olum e Shlaer.

Recentemente, Auclair, Ringeval, Sakellariadou e Steer desenvolveram um novo modelo de loop de string analítico que interpola entre os dois desenvolvidos no passado com simulações numéricas. Este novo modelo foi usado pela primeira vez para colocar restrições em cordas cósmicas usando dados de ondas gravitacionais da última execução de observação da colaboração LIGO / Virgo / KAGRA.

Notavelmente, as restrições recentes definidas pela colaboração LIGO / Virgo / KAGRA são mais fortes do que as colocadas pela nucleossíntese do Big Bang, matriz de tempo de pulsar, ou dados cósmicos de fundo de microondas. Eles também melhoraram as restrições anteriores definidas por LIGO / Virgo em 1 a 2 ordens de magnitude.

"À medida que mais dados se tornam disponíveis, seremos capazes de colocar restrições ainda mais fortes. Do ponto de vista teórico, Contudo, também é importante construir e investigar novos modelos de cordas cósmicas, e examinar as implicações do nosso trabalho para a física de partículas além do modelo padrão e cenários cosmológicos ", Sakellariadou disse.

A pesquisa foi publicada em Cartas de revisão física .

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