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La ciencia, con el próximo interferómetro espacial

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha estudiado la forma en la que la transición de fase electrodébil y, por consiguiente, el bosón de Higgs, sirve como puente entre el modelo estándar de la física de partículas y la cosmología del universo temprano.
La ciencia, con el próximo interferómetro espacial
Las transiciones de fase son ubicuas en la naturaleza. El agua que hierve y se convierte en vapor y la aparición de la superconductividad son dos ejemplos de este fenómeno físico. Resulta curioso observar que este fenómeno también puede ser cosmológico. Regiones enteras del universo pueden cambiar de un estado fundamental a otro.

El proyecto EWPTBSM (The electroweak phase transition beyond the Standard Model), financiado por la Unión Europea, se centró en las transiciones de fase cosmológicas de primer orden. Estos procesos se producen mediante la nucleación de burbujas en una fase metaestable. A continuación, las burbujas se expanden y pueden terminar colisionando entre sí.

Esta secuencia de eventos es un objetivo atractivo para la antena espacial de interferómetro láser evolucionado (ELISA). El equipo analizó las posibilidades de las configuraciones experimentales más prometedoras para detectar las ondas gravitatorias que surgen de las transiciones de fase de primer orden.

Se han predicho transiciones de fase de primer orden en muchos entornos más allá del modelo estándar de física de partículas. Pueden estar vinculadas a la aparición de la asimetría bariónica observada o a la naturaleza de la materia oscura, o ser un producto intermedio de un sector escalar ampliado.

Las conclusiones del estudio EWPTBSM dependen razonablemente de la configuración experimental. Sin embargo, los científicos realizaron una estimación de las contribuciones de las colisiones entre burbujas, las turbulencias magnetohidrodinámicas y las ondas sónicas al fondo estocástico de ondas gravitatorias.

La sensibilidad a las ondas gravitatorias en las mediciones realizadas en el espacio frente a las transiciones de fase cosmológicas se calculó de forma independiente del modelo para distintos diseños de detectores. Aplicando los resultados a los modelos específicos, mostraron que podían servir para probar escenarios más allá del modelo estándar y predecir transiciones de fase en el universo temprano.

En la actualidad se está realizando un estudio del diseño en la Agencia Espacial Europea para definir la configuración de ELISA más prometedora científicamente. También se están analizando en detalle las posibilidades científicas que plantea cada configuración posible. Los hallazgos de EWPTBSM establecen una referencia para predecir el espectro de ondas gravitatorias.

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Palabras clave

Modelo estándar, EWPTBSM, transiciones de fase cosmológicas, ELISA, ondas gravitatorias
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