我國科研人員的最新研究有效排除了真空能作為暗能量的可能性

2020-12-05 硬派科技

我國科研人員的最新研究有效排除了真空能作為暗能量的可能性

來源：科技日報 • 2020-10-27 11:42:02

暗能量是推動宇宙加速膨脹的能量。暗能量的起源和性質一直神秘莫測，學界通常認為，真空能和標量場是暗能量的兩個可能的候選對象。我國科研人員的最新研究有效排除了真空能作為暗能量的可能性，並對標量場作為暗能量候選給出了理論限制。

據介紹，在宇宙尺度上，星系受到引力相互作用，按理應該相互靠攏，但實際上宇宙卻在加速膨脹，星系間彼此遠離，這暗示了宇宙中還存在一種尚未被認知的能量，即所謂的暗能量。量子力學不確定關係預言，即使在真空中，也會存在虛粒子漲落現象，導致真空能量不為零。量子效應導致的真空能等效於一個宇宙學常數，扮演暗能量的角色，導致宇宙加速膨脹。

中國科學院精密測量科學與技術創新研究院研究員蔡慶宇與鹹陽師範學院博士何東山合作，從惠勒—德威特方程出發，使用德布羅意—玻姆量子軌道理論，給出了帶有量子修正的弗裡德曼方程。他們運用該方程依次研究了宇宙從小到大過程中量子效應的變化。結果表明：在宇宙很小時，其量子效應十分顯著，可以有效推動宇宙加速長大。伴隨著宇宙長大，其量子效應迅速衰減。對於長大後的宇宙，無論是真空還是物質主導，其量子效應都遠遠小於暗能量的數值，無法為宇宙加速膨脹提供足夠支持。

蔡慶宇、何東山還對標量場作為暗能量候選給出了理論限制，為進一步研究暗能量的性質聚焦了方向。相關研究成果近日已發表於物理學領域國際知名學術期刊《物理評論》上。

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    然後研究人員將這些數據輸入帶哦計算機中，計算機利用已經編好的程序接觸數學模型的解，最後就得出了各種成分的比例。計算過程是一個超級複雜的過程，非超級計算機不能完成，這其中包含了物理理論知識，數學知識，計算技術，工程技術等各個學科的知識。就物理概念的大框架來說，科學家們大概是用如下的方法估算出這個比例的。
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    由於其效應極其微弱，暗能量甚至比暗物質更難探測。科學家提出了一些能解釋宇宙加速膨脹的新模型，而完全無需暗能量的概念。在最新的一項研究中，科學家拋出了這個問題：自從138億年前宇宙大爆炸後，星系的形成和演化是否也影響宇宙本身的膨脹？
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