美媒：宇宙弦断裂引发引力波
参考消息网1月23日报道美国趣味科学网站1月19日刊登题为《宇宙弦可能断裂——断裂时会撼动宇宙》的文章，作者是保罗·萨特，内容编译如下：
如何剪断宇宙大小的量子弦？新研究显示了大爆炸的混乱可能如何做到这一点，以及这些切割可能如何导致一个引力波荡漾的宇宙诞生。
宇宙弦是假想的早期宇宙的残余物。大爆炸发生第一秒钟，宇宙就经历几轮激烈的相变，自然之力彼此分离。许多宇宙学家认为，这些转变远非完美，每次都留下时空本身的缺陷。
这些缺陷可能表现为各种形状和性质，取决于当时发生的物理学现象（在很大程度上未知且复杂）的细节。宇宙弦很可能是这些缺陷中最常见的一种；如果确实存在，它们就会表现为极为奇异的天体。它们的厚度不比质子大，会从宇宙的一端延伸到另一端；但它们的密度非常大，一英里长的宇宙弦就比整个地球都重。
它们也几乎坚不可摧。在这项尚未提交同行审议的新研究出台之前，科学家认为宇宙弦是稳定的。宇宙弦一旦形成，就会一直存在，从大爆炸的最早期一直持续到今天。缩小宇宙弦的唯一途径是两条宇宙弦相交，或者一条宇宙弦自己卷起来。一旦发生这种情况，随之而来的振动将迫使宇宙弦衰变为粒子和高能辐射。
但迄今还没有发现来自宇宙弦的此类信号，天文学家也没有发现它们存在的证据。这对宇宙学提出挑战，因为涉及早期宇宙的许多模型预测宇宙弦存在。那么，如果大爆炸期间量子弦被大量制造出来，它们都去了哪里？
这项由日本卡弗里数物联携宇宙研究所的研究人员牵头进行的新研究显示，宇宙弦或许不像我们过去认为的那么稳定。研究称，这些弦可能并不稳定，而是处于“亚稳态”。亚稳态是普遍存在于物理世界的一种现象，指一个系统可能处于稳定状态并无限期保持这种状态，但这种状态发生任何变化都会导致整个系统找到新的安排。
举个例子，想象从山坡上跌落，这是一种非常不稳定的状态。如果你在半山腰的一块凹陷处暂时停下来，你就处于亚稳态。如果没有任何事情干扰你，你就可能永远待在凹陷处。但如果有人轻轻推你，你就会从凹陷处继续往山下滚。
研究人员发现，被称为“磁单极子”的其他奇异实体，可能破坏宇宙弦的稳定。磁单极子——只带有北极或南极的单一磁极粒子——也可能在早期宇宙相变中产生。在靠近宇宙弦的地方，单极子可以与反单极子结合，然后迅速彼此湮灭。该研究报告的作者们说，这个过程释放的能量可以把宇宙弦剪断，进而引发一个破坏稳定的过程，迫使宇宙弦最终解体。
宇宙弦解体时，它会振动，而振动会促使引力波形成。因此，宇宙中可能没有留下多少宇宙弦，这解释了为什么我们迄今一直没有发现宇宙弦——但它们的引力信号可能依然存在。
事实上，研究人员指出，最近发现的引力波背景可能是这些亚稳态宇宙弦发出的信号。天文学家需要对背景波进行更详细的研究，以确定这些微弱的、贯穿宇宙的振动是由宇宙弦造成的，还是由碰撞的黑洞等其他原因造成的。