这项研究由滑铁卢大学和周界研究所 (PI) 的物理学和天文学教授 Niayesh Afshordi 博士领导。他的团队探索了一种将重力与量子物理学相结合的新方法，量子物理学描述了最小粒子的行为方式。尽管爱因斯坦的广义相对论在一个多世纪以来一直非常有效，但在宇宙诞生时的极端条件下它却失效了。为了克服这个问题，研究人员使用了二次量子引力，这是一种即使在类似于大爆炸期间的极高能量下也能保持数学稳定的框架。

更简单、更统一的宇宙模型

目前对大爆炸的大多数解释都依赖于广义相对论以及为使模型发挥作用而引入的附加元素。相比之下，这种新方法提供了更加统一的图景，将宇宙的最早时刻直接与科学家今天用来研究宇宙的经过充分测试的模型联系起来。

研究小组发现，宇宙的早期快速膨胀可以自然地从这种一致的量子引力理论中产生，而不需要额外的假设。这种膨胀被称为暴胀，是宇宙学中的一个关键概念，因为它有助于解释宇宙的大尺度结构。

可测试的预测和引力波

该模型还预测了原始引力波的最低水平，这是大爆炸后不久在时空中产生的微小涟漪。未来的实验也许能够探测到这些信号，为科学家提供难得的机会来测试有关宇宙量子起源的想法。

“这项工作表明，宇宙的爆炸性早期增长可以直接来自更深层次的引力理论本身，”阿夫肖迪说。 “我们没有为爱因斯坦的理论添加新的内容，而是发现，一旦引力以在极高能量下保持一致的方式处理，快速膨胀就会自然出现。”

从理论到可观察的证据

研究人员对他们的想法的可测试性感到惊讶。

阿夫肖迪说：“尽管这个模型处理的是令人难以置信的高能量，但它仍然可以得出今天的实验实际上可以寻找的明确预测。” “量子引力和真实数据之间的直接联系是罕见且令人兴奋的。”

精密宇宙学的新时代

这项工作是在宇宙学变得越来越精确的时候完成的。新仪器现在能够以前所未有的精度测量宇宙。即将进行的星系巡天、宇宙微波背景研究和引力波探测器正在达到检验曾经纯粹理论上的想法所需的灵敏度。与此同时，科学家们正在认识到早期宇宙膨胀的简单模型的局限性，强调需要基于基础物理学的方法。

这项研究还涉及滑铁卢大学和 PI 的博士生 Ruolin Liu 以及滑铁卢大学和 PI 的前博士后研究员 Jerome Quintin 博士。该团队计划完善对未来实验的预测，并研究该框架如何与粒子物理学和有关早期宇宙的其他未解答的问题联系起来。他们的长期目标是在量子引力和可观测宇宙学之间建立更牢固的联系。

论文“二次引力中大爆炸的紫外线完成”出现在物理评论快报.