La colaboración LIGO / Virgo / KAGRA, un gran grupo de investigadores de diferentes institutos en todo el mundo, ha establecido recientemente las restricciones más fuertes sobre las cuerdas cósmicas hasta la fecha, utilizando el conjunto de datos completo Advanced LIGO / Virgo O3. Este conjunto de datos contiene los últimos datos de ondas gravitacionales detectados por una red de tres interferómetros ubicados en Estados Unidos e Italia.

"Queríamos utilizar los datos más actuales de la tercera ejecución de observación (conjunto de datos O3) para imponer restricciones a las cuerdas cósmicas, "Prof. Mairi Sakellariadou del King's College London, que forma parte de la Colaboración LIGO-Virgo, dicho Phys.org .

Las teorías de campo predicen que a medida que el Universo se expande y su temperatura desciende, sufre una serie de transiciones de fase seguidas de simetrías rotas espontáneamente, que pueden dejar defectos topológicos, reliquias del anterior, fase más simétrica del Universo.

"Solo para darte un ejemplo, si toma agua en su forma líquida y disminuye la temperatura por debajo de cero grados centígrados, se solidificará, "Dijo Sakellariadou." Dentro de un cubo de hielo, puedes ver filamentos donde el agua está en forma líquida. Este fenómeno también puede ocurrir en el Universo. "Los defectos topológicos unidimensionales se conocen como cuerdas cósmicas. Mientras que los modelos de física de partículas predicen la existencia de cuerdas cósmicas, Actualmente no hay confirmación observacional de su existencia.

"Las cuerdas cósmicas más pesadas son, cuanto más fuertes sean sus efectos gravitacionales, ", Dijo Sakellariadou. Al analizar los datos de observación, podemos poner restricciones en el parámetro que nos dice qué tan pesados ​​son estos objetos, en otras palabras, la época de la formación de cuerdas cósmicas ".

Establecer restricciones en las cuerdas cósmicas también permite a los investigadores restringir los modelos de física de partículas y los escenarios cosmológicos. Usando datos de ondas gravitacionales, los investigadores pueden probar modelos de física de partículas a escalas de energía que no pueden alcanzar los aceleradores como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

"Las restricciones también dependen del modelo de cuerdas cósmicas que estamos usando para la distribución del bucle de cuerdas, que es dictado por simulaciones numéricas involucradas ", dijo Sakellariadou.

Hasta aquí, Los investigadores han desarrollado dos posibles simulaciones numéricas. El primero fue propuesto hace varios años por Bouchet, Lorenz, Ringeval y Sakellariadou, mientras que el segundo fue desarrollado por Blanco-Pillado, Olum y Shlaer.

Recientemente, Auclair, Ringeval, Sakellariadou y Steer desarrollaron un nuevo modelo analítico de lazo de cuerda que interpola entre los dos desarrollados en el pasado con simulaciones numéricas. Este nuevo modelo se ha utilizado por primera vez para imponer restricciones a las cuerdas cósmicas utilizando datos de ondas gravitacionales de la última ejecución de observación de la colaboración LIGO / Virgo / KAGRA.

Notablemente, las limitaciones recientes establecidas por la colaboración LIGO / Virgo / KAGRA son más fuertes que las impuestas por la nucleosíntesis del Big Bang, matriz de sincronización de púlsar, o datos de fondo de microondas cósmicos. También han mejorado las restricciones anteriores establecidas por LIGO / Virgo en 1 a 2 órdenes de magnitud.

"A medida que haya más datos disponibles, seremos capaces de imponer restricciones aún más fuertes. Desde un punto de vista teórico, sin embargo, también es importante construir e investigar nuevos modelos de cuerdas cósmicas, y examinar las implicaciones de nuestro trabajo para la física de partículas más allá del modelo estándar y los escenarios cosmológicos ", Dijo Sakellariadou.

La investigación fue publicada en Cartas de revisión física .

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