它會改變宇宙命運？理論物理學家稱一種「全新」粒子已經出現

2020-09-05 墨玫人工智慧


外媒稱，因為無法就宇宙擴張的速度達成共識，全世界的天文學家有點兒手足無措。一位理論物理學家提出，一種全新粒子已經出現，並且正在改變我們整個宇宙的未來命運。


美國趣味科學網站10月30日刊文稱，自從我們的宇宙從一顆擁有無限密度和重量的微小顆粒的爆炸中誕生以來，它一直在像氣球一樣膨脹著，而且不是以一種穩定的速度——宇宙的擴張始終變得越來越快。



但是宇宙擴張有多麼快的問題一直沒有定論。從鄰近輻射源獲得的這種擴張速度的測量值似乎與從遙遠輻射源所測量到的數值存在衝突。一種可能的解釋是，從根本上說，宇宙中正在發生某種奇怪的事情，從而改變了擴張的速度。


一位理論物理學家提出，一種全新粒子已經出現，並且正在改變我們整個宇宙的未來命運。


文章稱，今天主導宇宙擴張的是一種我們稱之為「暗能量」的神秘現象。今天宇宙的擴張正在加速，而我們把推動這種加速的力量稱為暗能量。


科學家們有一種隱藏在心中的懷疑，認為暗能量與被鎖入時空的真空狀態中的能量存在某種關係。這種能量來自瀰漫於宇宙中的所有「量子場」。


在現代量子物理學中，每一種粒子都與自己特定的場聯繫在一起。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我們了解量子世界的根本基礎。


在宇宙中，不管你去往哪裡，你都無法逃離量子場。即使它們在某個特定位置的振蕩不足以產生粒子時，它們仍將存在於那裡，搖擺和振蕩著，從事它們常規的量子作業。因此，即便在真空環境中，這些量子場也擁有與它們關聯的基本數量的能量。



文章稱，如果我們想利用時空的真空中的外來量子能量來解釋暗能量，那麼我們立刻會遇到問題。當我們進行某種極其簡單、極其幼稚的計算，以確定這樣的真空中由於所有這些量子場的原因而存在多少能量時，我們到頭來得到的數值要比我們觀察到的暗能量數值高出約120個數量級。


另一方面，當我們試圖進行一些更為複雜的計算時，我們最終得到的數值是零。這也與測量到的暗能量數值不一致。


不管怎樣，我們都很難嘗試通過時空的真空能量（即由這些量子場所產生的能量）語言來理解暗能量。但是，如果這些有關宇宙擴張速度的測量結果是準確的，而且暗能量確實正在變化的話，那麼這可能會給我們提供理解這些量子場性質的線索。具體而言，如果暗能量在變化的話，這意味著量子場本身也發生了變化。


在最近通過阿奇夫論文預印本網站發表的一篇論文中，義大利帕多瓦大學的理論物理學家馬西莫·切爾多尼奧計算出了可以解釋暗能量變化的必需的量子場變化數值。


文章認為，如果說存在一個作為造成暗能量變化原因的新量子場，那麼這意味著宇宙中存在一種新的粒子。


切爾多尼奧計算出的暗能量變化數值需要某種類型的粒子質量，而結果是這種粒子質量與一種已經被預言過的新型粒子——即所謂的軸子（axion）——的質量大致相同。物理學家們創造出這種假想的粒子，是為了解決我們對於強核力的量子理解中所存在的某些問題。



據推測，這種粒子出現在極早期的宇宙中，但在其他力和粒子控制宇宙的方向的時候，它們一直「潛伏」在幕後。而現在輪到軸子上場了……


文章稱，即便如此，我們也從未探測到軸子，但是如果這些計算是正確的，那就意味著軸子確實存在，並且充斥於宇宙以及它們自己的量子場中。此外，通過改變宇宙中暗能量的數量，這種假想的軸子已經正在引人注目了。因此，即便我們從未在實驗室中看到過這種粒子，它也可能已經在以極為巨大的尺度改變著我們的宇宙。


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編輯：Zero


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