Naukowa pomoc w budowie interferometru kosmicznego Finansowani ze środków UE naukowcy zbadali, w jaki sposób przejścia fazowe oddziaływań elektrosłabych, a tym samym bozonów Higgsa, łączą standardowe modele fizyki cząstek elementarnych z kosmologią wczesnego Wszechświata. Badania podstawowe Przemysł kosmiczny © Atelier211, Shutterstock Przejścia fazowe są wszechobecne. Do tych zjawisk fizycznych można zaliczyć zmianę wrzącej wody w parę czy powstanie superprzewodności. Co ciekawe, zjawisko to może być rozpatrywane również w skali kosmicznej: całe regiony wszechświata potrafią zmieniać swój stan podstawowy na inny. W ramach finansowanego ze środków UE projektu EWPTBSM (The electroweak phase transition beyond the Standard Model) zbadano kosmologiczne przejścia fazowe pierwszego rzędu. Procesy te rozpoczynają się od zarodkowania baniek w stanie metastabilnym. Następnie bańki te rozszerzają się, aż zaczną kolidować ze sobą. Ta sekwencja zdarzeń stanowi atrakcyjny cel dla zaawansowanego interferometru laserowego (ELISA). Zespół zbadał potencjał najbardziej obiecujących eksperymentalnych konfiguracji umożliwiających wykrywanie fal grawitacyjnych powstających podczas przejść fazowych pierwszego rzędu. Przejścia fazowe pierwszego rzędu zostały przewidziane w wielu scenariuszach wykraczających poza standardowe modele fizyki cząstek elementarnych. Można je powiązać z powstawaniem zaobserwowanej asymetrii barionowej lub naturą ciemnej materii, bądź mogą stanowić produkt uboczny rozbudowanego sektora skalarnego. Wnioski z projektu EWPTBSM w pewnej mierze zależą od konfiguracji eksperymentu. Jednakże naukowcom udało się oszacować wpływ kolizji baniek, turbulencji magnetohydrodynamicznych oraz fal dźwiękowych na stochastyczne tło fal grawitacyjnych. Podatność kosmicznych fal grawitacyjnych na kosmologiczne przejścia fazowe dla różnych konstrukcji detektora obliczono w sposób niezależny od szczegółów modelowych. Stosując uzyskane wyniki w wybranych modelach, naukowcy udowodnili, że podatność ta może zostać wykorzystana do sprawdzania scenariuszy wykraczających poza modele standardowe, co pozwoli przewidywać przejścia fazowe we wczesnym Wszechświecie. Obecnie w Europejskiej Agencji Kosmicznej trwają prace nad stworzeniem najbardziej obiecującej konfiguracji interferometru ELISA. Naukowcy szczegółowo analizują i badają potencjał naukowy każdej takiej konfiguracji. Wyniki projektu EWPTBSM wykorzystywane są jako nowy wzorzec przewidywania spektrum fal grawitacyjnych. Słowa kluczowe Model standardowy, EWPTBSM, kosmologiczne przejścia fazowe, ELISA, fale grawitacyjne
