Det kan finnas sprickor i rymden, men mänsklighetens teleskop kan inte se dem.
Sprickorna, om de finns, är gamla - rester av en tid kort efter Big Bang när universum just hade skiftat från ett hetare, mer främmande tillstånd till det svalare, mer bekanta vi ser idag. Den stora nedkylningen, som fysiker kallar en "fasövergång", började tidigare på vissa platser än andra, går teorin. Bubblor av svalare universum bildade och spridde sig och blommade över rymden tills de träffade andra bubblor. Så småningom övergick allt rymden, och det gamla universum försvann.
Men det gamla högenergitillståndet kanske hade levt vid gränserna mellan bubblorna, sprickor i rymdens tyg där de kylande regionerna träffades och inte passade perfekt ihop. Vissa fysiker trodde att vi fortfarande kunde se bevis på dessa sprickor eller defekter - kända som "kosmiska strängar" - i den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB), värmen som återstod från universumets våldsamma uppkomst. Men enligt ett nytt papper skulle bevisen helt enkelt vara för svaga för att något teleskop någonsin skulle kunna plocka mot bruset.
Kosmiska strängar är svåra föremål att föreställa sig, säger Oscar Hernández, en fysiker vid McGill University i Montreal och medförfattare till tidningen. Men de har analoger i vår värld.
"Har du promenerat på en frusen sjö? Har du märkt att sprickor snörde genom den frysta isisen? Det är fortfarande ganska fast. Det finns inget att vara rädd för, men det finns sprickor," sa Hernández till Live Science
Dessa sprickor bildas genom en liknande fasövergångsprocess som kosmiska strängar.
"Is är vatten som har genomgått en fasövergång", sade han. "Molekyler med vatten var fria att röra sig som en vätska, och sedan plötsligt, någonstans, börjar de bildas till en kristall. ... Det börjar kakla sig själv i brickor, som är sexhörningar. Föreställ dig att ha plattor som är perfekta sexhörningar och klinker med det. Om någon i den andra änden av sjön börjar kakel igen, "finns det i princip nollchans att dina plattor kommer att ställa upp.
Ofullkomliga mötesplatser på en frusen sjöytan bildar långa sprickor. I tyget där rum och tid skär varandra bildar de kosmiska strängar - om den underliggande fysiken är korrekt.
I rymden, tror forskare, finns det fält som bestämmer beteendet hos grundläggande krafter och partiklar. Den första fasövergångarna i universum förde dessa fält.
"Det kan finnas ett fält relaterat till någon partikel som i någon mening måste 'välja en riktning att frysa och svalna in.' Och eftersom universum är riktigt stort kan det välja olika riktningar i olika delar av universum, sade han. "Om detta fält följer vissa villkor ... då universum har svalnat kommer det att finnas linjer med diskontinuitet, det kommer att finnas linjer med energi som inte kan svalna."
Idag verkar dessa mötesplatser vara oändligt tunna linjer med energi genom rymden.
Att hitta de kosmiska strängarna skulle vara en stor sak eftersom det skulle vara ett annat bevis på att fysiken är större och mer komplicerad än den nuvarande modellen tillåter, sade Hernández.
Just nu är den mest avancerade teorin om partikelfysik som forskare anser har bevisats definitivt känd som standardmodellen. Det inkluderar kvarkarna och elektronerna som utgör atomer, såväl som mer exotiska partiklar som Higgs boson och neutrino.
De flesta fysiker anser dock att standardmodellen är ofullständig. Som Live Science har rapporterat tidigare finns det alla möjliga idéer om hur man kan expandera på det, från supersymmetriska partiklar (dvs "stau slepton") till superstringsteori - idén att alla partiklar och krafter kan förklaras som vibrationer av små , flerdimensionella "strängar." (Obs: "Strängarna" i superstringsteorin är inte samma typ av saker som kosmiska "strängar." Det finns bara så många metaforer tillgängliga och ibland återanvänder fysiker inom olika fält en.)
"Många förlängningar av standardmodellen som människor verkligen gillar - som många överväldigande teorier och andra - leder naturligtvis till kosmiska strängar efter att inflationen har ägt rum," sade Hernández. "Så vad vi har är ett objekt som förutsägas av mycket många modeller, så om de inte finns så utesluts alla dessa modeller. Och om de existerar, åh gud, människor är glada."
Sedan 2017 har det inträffat ett intresse av att försöka upptäcka strängar i CMB, skrev Hernández och hans medförfattare i sitt papper, publicerade 18 november i arXiv-databasen och ännu inte granskat.
Hernández, tillsammans med Razvan Ciuca från Marianopolis College i Westmount, Quebec, hade tidigare hävdat att ett invändigt neuralt nätverk - en kraftfull typ av mönsterupptäckt-programvara - skulle vara det bästa verktyget för att upptäcka bevis på strängarna i CMB.
Antagande av en perfekt, brusfri karta över CMB, skrev de i ett separat papper 2017, en dator som kör den typen av neuralt nätverk bör kunna hitta kosmiska strängar även om deras energinivåer (eller "spänning") är anmärkningsvärt låga.
Men genom att granska ämnet i detta nya papper från 2019 visade de att i verkligheten är det nästan säkert omöjligt att tillhandahålla tillräckligt ren CMB-data för det neurala nätverket för att upptäcka dessa potentiella strängar. Andra, ljusare mikrovågskällor döljer CMB och är svåra att helt bryta ut. Även de bästa mikrovågsinstrumenten är ofullkomliga, med begränsad upplösning och slumpmässiga fluktuationer i deras inspelningsnoggrannhet från en pixel till nästa. Alla dessa faktorer och mer, fann de, lägger till en informationsnivå som ingen aktuell eller planerad metod för att registrera och analysera CMB någonsin kommer att kunna övervinna, skrev de. Denna metod för att jaga kosmiska strängar är en återvändsgränd.
Men det betyder inte att allt går förlorat, skrev de.
En ny metod för att jaga kosmiska strängar bygger på mätningar av universums expansion i alla riktningar över gamla delar av universum. Denna metod - kallad 21 centimeter intensitetskarta - förlitar sig inte på att studera rörelserna i enskilda galaxer eller på exakta bilder av CMB, sade Hernández. Istället är det baserat på mätningar av hastigheten med vilken väteatomer rör sig bort från jorden i genomsnitt i alla delar av djupa rymden.
De bästa observatorierna för kartläggning av 21 cm (så kallade eftersom väte avger elektromagnetisk energi med en våglängd på 21 cm) är ännu inte online. Men när de kommer, skrev författarna, finns det hopp om tydligare bevis på kosmiska strängar i deras data. Och sedan, sade Hernández, kan jakten börja på nytt.
