它会改变宇宙命运?物理学家称“全新”粒子出现

原标题:它会改变宇宙命运?理论物理学家称一种“全新”粒子已经出现

外媒称,因为无法就宇宙扩张的速度达成共识,全世界的天文学家有点儿手足无措。一位理论物理学家提出,一种全新粒子已经出现,并且正在改变我们整个宇宙的未来命运。

美国趣味科学网站10月30日刊文称,自从我们的宇宙从一颗拥有无限密度和重量的微小颗粒的爆炸中诞生以来,它一直在像气球一样膨胀着,而且不是以一种稳定的速度——宇宙的扩张始终变得越来越快。

但是宇宙扩张有多么快的问题一直没有定论。从邻近辐射源获得的这种扩张速度的测量值似乎与从遥远辐射源所测量到的数值存在冲突。一种可能的解释是,从根本上说,宇宙中正在发生某种奇怪的事情,从而改变了扩张的速度。

一位理论物理学家提出,一种全新粒子已经出现,并且正在改变我们整个宇宙的未来命运。

文章称,今天主导宇宙扩张的是一种我们称之为“暗能量”的神秘现象。今天宇宙的扩张正在加速,而我们把推动这种加速的力量称为暗能量。

科学家们有一种隐藏在心中的怀疑,认为暗能量与被锁入时空的真空状态中的能量存在某种关系。这种能量来自弥漫于宇宙中的所有“量子场”。

在现代量子物理学中,每一种粒子都与自己特定的场联系在一起。所有的电子都属于电子场,所有的中微子都属于中微子场,以此类推。这些场的相互作用构成我们了解量子世界的根本基础。

在宇宙中,不管你去往哪里,你都无法逃离量子场。即使它们在某个特定位置的振荡不足以产生粒子时,它们仍将存在于那里,摇摆和振荡着,从事它们常规的量子作业。因此,即便在真空环境中,这些量子场也拥有与它们关联的基本数量的能量。

文章称,如果我们想利用时空的真空中的外来量子能量来解释暗能量,那么我们立刻会遇到问题。当我们进行某种极其简单、极其幼稚的计算,以确定这样的真空中由于所有这些量子场的原因而存在多少能量时,我们到头来得到的数值要比我们观察到的暗能量数值高出约120个数量级。

另一方面,当我们试图进行一些更为复杂的计算时,我们最终得到的数值是零。这也与测量到的暗能量数值不一致。

不管怎样,我们都很难尝试通过时空的真空能量(即由这些量子场所产生的能量)语言来理解暗能量。但是,如果这些有关宇宙扩张速度的测量结果是准确的,而且暗能量确实正在变化的话,那么这可能会给我们提供理解这些量子场性质的线索。具体而言,如果暗能量在变化的话,这意味着量子场本身也发生了变化。

在最近通过阿奇夫论文预印本网站发表的一篇论文中,意大利帕多瓦大学的理论物理学家马西莫·切尔多尼奥计算出了可以解释暗能量变化的必需的量子场变化数值。

文章认为,如果说存在一个作为造成暗能量变化原因的新量子场,那么这意味着宇宙中存在一种新的粒子。

切尔多尼奥计算出的暗能量变化数值需要某种类型的粒子质量,而结果是这种粒子质量与一种已经被预言过的新型粒子——即所谓的轴子(axion)——的质量大致相同。物理学家们创造出这种假想的粒子,是为了解决我们对于强核力的量子理解中所存在的某些问题。

  据推测,这种粒子出现在极早期的宇宙中,但在其他力和粒子控制宇宙的方向的时候,它们一直“潜伏”在幕后。而现在轮到轴子上场了……

文章称,即便如此,我们也从未探测到轴子,但是如果这些计算是正确的,那就意味着轴子确实存在,并且充斥于宇宙以及它们自己的量子场中。此外,通过改变宇宙中暗能量的数量,这种假想的轴子已经正在引人注目了。因此,即便我们从未在实验室中看到过这种粒子,它也可能已经在以极为巨大的尺度改变着我们的宇宙。

责任编辑:张义凌

(来源:参考消息)

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外媒称,因为无法就宇宙扩张的速度达成共识,全世界的天文学家有点儿手足无措。一位理论物理学家提出,一种全新粒子已经出现,并且正在改变我们整个宇宙的未来命运。
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