來源：新浪科技
驅動宇宙膨脹加速的力量是什麼？
新浪科技訊 北京時間11月4日消息，宇宙的膨脹速度正越來越快，但究竟有多快，世界各地的天文學家似乎還沒有達成一致。
自從宇宙誕生以來，它就一直在膨脹。天文學家對宇宙膨脹的速度一直爭論不休，各種觀點也越來越令人眼花繚亂。從鄰近來源測量的膨脹速率，似乎與從遙遠來源測量的膨脹速率相衝突。一種可能的解釋是，宇宙中發生了一些奇怪的事情，改變了膨脹速率。
一位理論物理學家提出，宇宙中出現了一種全新的粒子，並且正在改變我們整個宇宙的未來命運。
哈勃常數
在宇宙學研究中，哈勃-勒梅特定律是宇宙膨脹理論的基礎，以方程表示就是v=H0D，其中v是由紅移現象測得的星系遠離速率，H0是哈勃常數，而D是星系與觀察者之間的距離。哈勃常數代表了目前宇宙的膨脹速率，為了測量它，天文學家設計了許多聰明的方法。
其中一種測量方法是觀察鄰近的超新星爆發，即宇宙中大型恆星死亡時所爆發出的氣體和塵埃。有一類超新星具有非常明確的亮度，因此我們可以比較它們實際的亮度和應該有的亮度，然後計算距離。接著，通過觀察超新星的主星系發出的光，天體物理學家也可以計算出它們遠離我們的速度。把所有的信息綜合在一起，我們就能計算出宇宙的膨脹速率。
除了超新星，宇宙中存在的另一種東西也可以提供有關膨脹速率的信息，這就是宇宙微波背景輻射，相當於宇宙大爆炸後留下的殘餘。當時的宇宙還處於嬰兒階段，年齡只有38萬年。通過像普朗克衛星等任務，科學家繪製了這些殘餘輻射在整個天空的各向異性圖像，從而對宇宙的組成成分有了更精確的了解。利用這些圖像和數據，科學家可以通過計算機模型來計算宇宙成分隨時間的變化，從而得出如今的膨脹速率應該是多少。這種方法假設宇宙的基本成分從開始膨脹起就沒有改變過。
這兩種方法估計的數值相差甚遠，科學家開始思考其中到底遺漏了什麼。
宇宙的「暗面」
也許，兩種方法中有一個或兩個測量結果並不正確，或者不完整；雙方的許多科學家在爭論中都認為出錯的是對方。但是，如果我們假設這兩種測量方法都是準確的，那我們就需要其他的東西來解釋不同的結果。由於一個結果來自非常早期的宇宙，另一個結果來自比較近期的宇宙，因此有科學家提出，也許宇宙中存在某些新的成分，正在以一種計算機模型中尚未涉及的方式改變著宇宙的膨脹速率。
主導目前宇宙膨脹的是一種神秘的現象，科學家稱之為暗能量。就這種我們根本不理解的東西而言，這是一個恰如其分的名字。我們只知道，宇宙的膨脹速率還在增加，而驅動這種加速的力量就是「暗能量」。
在年輕宇宙與現今宇宙的比較中，物理學家假設暗能量（不管它到底是什麼）是恆定的。但如果是這樣的假設，分歧就仍然存在，因此可能暗能量正在改變。
讓我們假設暗能量正在改變。科學家猜測暗能量可能與被鎖在時空真空中的能量有關。這種能量來自於宇宙中瀰漫的「量子場」。在現代量子物理學中，每一種粒子都與特定的場聯繫在一起。這些場「衝刷」著所有的時空，有時，場的一部分還會在某些地方變得非常活躍，形成已知的粒子，比如電子、夸克和中微子等。所有的電子都屬於電子場，所有的中微子都屬於中微子場，以此類推。這些場的相互作用構成了我們理解量子世界的基礎。
無論去到宇宙的什麼地方，你都無法逃離量子場。即使某個特定位置的量子場沒有足夠的振動來產生一個粒子，它們也仍然在那裡，不斷搖擺和振動，做著正常的量子運動。因此，這些量子場具有一定的與之相關的能量，即使在真空中也是如此。
如果我們想利用時空真空的量子能量來解釋暗能量，我們馬上就會遇到問題。科學家進行了一些非常簡單的計算，估計真空中有多少能量是由所有的量子場引起的，結果得到一個比觀察到的暗能量強120個數量級的數值。然而，當科學家嘗試一些更複雜的計算時，得到的結果卻是零。這也與暗能量的測量值不一致。
因此無論如何，我們都很難通過時空真空能量（由量子場產生的能量）來理解暗能量。但是，如果宇宙膨脹速率的測量都是準確的，那就表明暗能量確實在變化，這可能會給我們一些了解量子場本質的線索。具體來說，如果暗能量在變化，那就意味著量子場本身也在變化。
新的敵人出現了
義大利帕多瓦大學的理論物理學家馬西莫塞爾多尼奧（Massimo Cerdonio）近期在預印本網站arXiv上發表了一篇論文，計算了暗能量變化所需的量子場變化量。
如果存在一個與暗能量變化有關的新量子場，那就意味著宇宙中存在一種新的粒子。塞爾多尼奧計算出的暗能量變化值要求特定的粒子質量，而這一質量剛好與此前預測的一種新粒子的質量大致相同，那就是所謂的軸子（axion）。物理學家提出這個假想粒子的原因，就是為了解決我們在理解強核力的量子理論時遇到的一些問題。
軸子可能出現於非常早期的宇宙，但一直「潛伏」在宇宙微波背景中，由其他力和粒子控制著宇宙的走向。現在可能輪到軸子發揮作用了……即便如此，我們還從未探測到軸子。如果科學家的計算是準確的，那就意味著軸子確實存在，充滿了宇宙和宇宙中的量子場。或許軸子通過改變宇宙中暗能量的數量，已經引起了科學家的注意。儘管還從未在實驗室裡探測過這種粒子，但它可能正在最大的尺度上改變著宇宙。（任天）