「宇宙弦」或可解釋宇宙存在之謎,能發布可被檢測的重力波

2020-12-06 十輪網

既然物質與反物質接觸後相互湮滅，為何宇宙可以存在？科學家最近意識到，或許我們可以通過檢測宇宙弦產生的極微小重力波來解決這個謎團。

我們的宇宙由物質、暗物質與暗能量構成，從原子到黑洞等所有人事物，我們所看見、摸見的全都是物質。這一切起源於宇宙大爆炸後不久，宇宙膨脹將能量轉化為物質，只不過最初物質與反物質的數量應該要一樣，從而宇宙根本不會在大爆炸後存在，只是因發生某件事，物質與反物質失去平衡，物質留下了。

科學家不知道發生了什麼事，但推測其中可能涉及微中子這種神秘粒子的作用。微中子不帶電荷，因此可以充當物質或反物質，一種理論認為，大爆炸之後約100萬年，宇宙冷卻並經歷相變（這一過程類似固體變成液體、液體變成氣體），促使微中子衰變產生的物質比反物質還要多一些。

幾乎沒什麼方法可以確認這種發生在極早期宇宙中的相變，但加州大學團隊最近通過模型計算後，發現微中子經歷相變會留下一種極長極細、瀰漫宇宙的痕跡，稱為「宇宙弦（cosmic string）」。

接著團隊成員意識到，宇宙弦很可能會在時空產生非常小的波動，也就是重力波，只要能檢測到這些重力波，我們就能驗證理論是否正確。

超新星爆炸、兩顆大質量恆星互相繞轉、雙黑洞/雙中子星併合等現象都會產生重力波，由宇宙弦引起的重力波強度雖然比上述都還要小，但團隊的模擬結果顯示，宇宙弦所產生之重力波強度已足以被擬議建設的觀測臺檢測，包括雷射幹涉太空天線（LISA）、分赫茲幹涉引力波天文臺（DECIGO）等。

如果未來真的能探測到早期宇宙的重力波，科學家便多了一個更有力的理論，解釋宇宙之所以存在的原因。新論文發布在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。

（首圖來源：pixabay）

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