Общая теория относительности Эйнштейна, блестяще работающая на космологических масштабах, перестает быть математически корректной в экстремальных условиях Большого взрыва. Квадратичная квантовая гравитация, предложенная физиками из Университета Уолтерлу, остается непротиворечивой даже при самых высоких энергиях, что позволяет построить единую картину, соединяющую первые мгновения Вселенной с современными наблюдательными данными.

В отличие от стандартных моделей, где инфляция вводится как дополнительное предположение, новый подход выводит ее из свойств самой гравитации, пишет EurekAlert.

«Эта работа показывает, что взрывной рост Вселенной на ранних этапах может быть непосредственно следствием более глубокой теории гравитации, — сказал Найеш Афшорди, руководитель научной группы. — Вместо того чтобы добавлять новые элементы к теории Эйнштейна, мы обнаружили, что быстрое расширение возникает естественным образом, как только гравитацию начинают рассматривать таким образом, который остается неизменным при чрезвычайно высоких энергиях».

Модель предсказывает минимальный уровень первичных гравитационных волн — крошечной ряби на ткани пространства-времени, образовавшейся в первые мгновения после Большого взрыва. Эти сигналы могут быть зафиксированы в предстоящих экспериментах по наблюдению реликтового излучения и гравитационно-волновыми детекторами нового поколения, что дает уникальную возможность проверить теорию квантовой гравитации прямыми наблюдениями.

Работа имеет значение в контексте вступления космологии в эру высокой точности. Будущие обзоры галактик, измерения космического микроволнового фона и гравитационно-волновые обсерватории достигают чувствительности, достаточной для проверки идей, которые ранее оставались чисто теоретическими. Одновременно с этим ученые находят ограничения в простейших моделях инфляции, что увеличивает потребность в подходах, основанных на фундаментальной физике.

Команда профессора Афшорди планирует уточнить предсказания для предстоящих экспериментов и исследовать, как их теоретическая рамка связана с физикой элементарных частиц и другими загадками ранней Вселенной. Долгосрочная цель ученых — построить мост между квантовой гравитацией и наблюдательной космологией.

Годами исследователи предлагали эксперименты, чтобы проверить, может ли гравитация порождать феномен квантовой запутанности. Недавно два физика-теоретика усложнили ситуацию, выдвинув парадоксальное предположение: гравитация может оказывать квантовое воздействие, не будучи сама по себе квантовой теорией.