宇宙弦可能会断裂——当它们断裂时，它们会震动宇宙

许多宇宙模型都预测存在无数横跨太空的看不见的弦。新的研究发现了这些弦可能断裂的方式，以及我们如何感受到其影响。

如何切割宇宙大小的量子弦？新的研究表明，大爆炸的混乱是如何造成这一现象的，以及这些切割如何导致宇宙充满引力波的涟漪。

宇宙弦是宇宙最早时刻的假设遗留物。在大爆炸的第一秒内，随着自然力相互分离，宇宙经历了几轮剧烈的相变。许多宇宙学家认为，这些转变远非完美，每一次转变都在时空本身上留下了缺陷。

这些缺陷可能具有各种形状和特性，具体取决于早期发生的（很大程度上未知且复杂的）物理细节。宇宙弦可能是这些缺陷中最常见的一种，如果它们存在，它们将表现为真正的奇异物体。它们的厚度不会比质子宽，会从宇宙的一端延伸到另一端，而且密度很大，一英里的绳子会比整个地球还要重。

它们也几乎是坚不可摧的。在尚未提交同行评审的新研究之前，科学家们认为宇宙弦是稳定的。宇宙弦一旦形成，它们就简单地存在，从大爆炸的最初时刻一直到今天。减少宇宙弦的唯一方法是其中两个相交，或者其中一个在自身上循环。一旦发生这种情况，随之而来的振动将迫使宇宙弦衰变成粒子簇射和高能辐射。

但从未发现过来自宇宙弦的此类信号，迄今为止，天文学家还没有发现它们存在的证据。这对宇宙学提出了挑战，因为早期宇宙的许多模型都预测宇宙弦的存在。那么，如果量子弦在大爆炸期间大量产生，它们都去了哪里？

日本科维理宇宙物理与数学研究所的研究人员领导的这项新研究表明，宇宙弦也许并不像我们曾经想象的那么稳定。这些弦可能不是稳定的，而是“亚稳态”的。亚稳态是在整个物理世界中发现的一种现象，当系统发现自己处于稳定位置并无限期地保持该状态时，就会发生这种现象，但该位置的任何变化都会导致系统找到新的安排。

举个例子，想象一下从山坡上滚下来——这是一种非常动态、不稳定的情况。如果你在山边的一块草皮上暂时停下来，那么你现在就处于亚稳态了。如果没有什么打扰你，你可以永远呆在那个草丛里。但如果有人推你一下，你就会从草丛中掉下来，继续从山上掉下来。

研究人员发现，其他被称为磁单极子的奇异实体可以破坏宇宙弦的稳定。磁单极子——纯北或纯南磁性粒子——也可以在早期宇宙的相变过程中产生。在宇宙弦附近，单极子可以与反单极子形成，然后迅速相互湮灭。研究作者表示，释放的能量可以将宇宙弦切成两半，引发不稳定过程，迫使宇宙弦最终溶解。

当宇宙弦溶解时，它会振动，这种振动可以触发引力波的形成。因此，宇宙中可能已经没有多少宇宙弦了，这解释了为什么我们到目前为止还没有发现任何宇宙弦——但它们的引力信号可能仍然存在。

事实上，研究人员指出，最近发现的引力波背景是这些亚稳态宇宙弦的可能信号。天文学家需要更详细地研究背景波，以确定宇宙弦或其他一些来源（例如碰撞的黑洞）是否造成了微弱的、跨越宇宙的振动。