全部
深度解析
二次元頭條
超夯盤點
天文科普
同人恶搞
情报搶先看
Cosplay聚集地
    
【科普】超級強大的「振蕩」粒子可能主宰了初生的宇宙,然后迅速消失不見
2022/12/23

一種奇怪的、超級強大的、并不是真正粒子的粒子,可能在宇宙誕生僅一秒時就主宰了宇宙,并釋放出泛濫成波的大量能量,彌漫整個時空。它們被稱為「振蕩」粒子,它們的能量如此之大,它們的能量充滿活力,以至于它們的「波紋」可能會釋放出所謂的引力波,即時空結構中的振動,這種振動是在巨大的黑洞相互撞擊時產生的。未來探測這些早期的初生宇宙引力波的實驗,可以讓我們了解宇宙曾經遭遇到的最極端的情況或條件。

1、宇宙迅速膨脹

物理學家相信,當宇宙還很年輕的時候,它會在很短的時間內變得非常非常大。我們將這一戲劇性的事件稱為「膨脹」,它可能是早期的初生宇宙的決定性事件。在宇宙存在的最初幾秒內的某個時候,發生了一些事情(我們還不確定是什麼事情),促使宇宙膨脹速率達到了超臨界水平,使宇宙膨脹到比以前至少大10^52倍(或1后面跟著52個零)。

在發生迅速膨脹事件之后,又發生了其他一些事情發生了(再次強調,我們也不確定是什麼事情),但它使事態緩和下來,并恢復了一個更穩定的膨脹速率(一直持續到今天)。宇宙學家非常肯定這種超高速膨脹發生在早期的初生宇宙中,因為今天的宇宙在非常大的尺度上是非常均勻的。一個快速的膨脹就可以做到這一點——消除或撫平所有的皺紋。

此外,天文學家已經發現了關于宇宙迅速膨脹事件的間接證據。迅速膨脹不僅使宇宙「變大并回家」。它還引發了另一個被稱為「再次加熱」的事件,無論任何引發宇宙迅速膨脹的因素最終都會消失,但當它從宇宙的舞台上消失時,導致宇宙膨脹的機制釋放了它剩余的被壓抑的能量,將這個神秘的觸發器轉變成為大量的粒子,最終組合成質子和中子、原子、分子、恒星、行星和你我。

與此同時,當宇宙萬物都在迅速膨脹期間如雨后春筍般涌現時,時空中的微小量子漲落也在如雨后春筍般涌現,它們被拉伸成巨觀差異——時空結構中的顯著起伏和波動;這些量子漲落意味著宇宙中某些地方的引力大于平均水平。反過來,引力更強的地方收集了一些物質,這些物質在數十億年的時間里不斷生長,形成了我們今天在宇宙中看到的所有大型結構的種子。如果迅速膨脹能夠做到這一切,它可能會產生更奇怪的東西。

2、搖一搖

超級強大的「振蕩」粒子可能主宰了初生的宇宙,然后迅速消失不見,至于是什麼火花引發了宇宙膨脹事件,物理學家們有幾個想法,其中一個涉及到一種被稱為標量場的量子現象,這種現象跨越了所有的空間和時間。標量場基本上是一種奇特的說法,它表示在宇宙中的每一點上,這個場都有一個值或強度,但沒有特定的方向(為了幫助您形象化理解這一點,您可以想象,當您在當地天氣預報上看到溫度圖時,您看到的就相當于是一個標量場)。 在現代宇宙中,標量場基本上是位玩家,但是,早期的初生宇宙是一個非常不同的地方,現在很少見的標量場在當時可能非常多。事實上,一些宇宙膨脹理論認為,是某個標量場完成了所有的膨脹工作。

你可以把標量場想象成海洋表面,它延伸到四面八方,一直延伸到地平線,有各種各樣的波浪在其上翻騰。就像在海洋中一樣,標量場中的波浪有時可能是平靜且規則的,有時是不穩定且劇烈的。根據在預印本數據庫arXiv中發表的一篇新論文,這恰恰正是極早期的初生宇宙中可能發生的事情。在宇宙膨脹發生后不久,就在重新加熱的同時,宇宙被粒子淹沒時,任何隨機的標量場都可能受到干擾,就像颶風在大西洋上空肆虐一樣。

這可能會產生「振蕩波」,這是一種可以長時間存在的穩定波。 振蕩發生在各種情況下,例如,孤立波就是一種振蕩。當振蕩器在量子標量場中形成時,它們還會產生自己獨特的粒子。

3、接下來會發生什麼

這些振蕩粒子并不能直接參與任何粒子的相互作用,但它們本身仍然可以影響宇宙。這些振蕩波會在年輕的初生宇宙中晃動,并且,在很短的一段時間內,振蕩粒子所包含的能量可能比任何其他領域或粒子家族所包含的能量都要強。隨著所有的這些晃動和揮舞,有趣的事情一定會發生。以震蕩粒子為例,晃動可能會產生引力波,這是時空結構本身的振動。當震蕩粒子在宇宙中來回波動時,它們的極端能量扭曲了時空,產生了引力波浪。

宇宙膨脹到底是由什麼造成的?我們能否觀測到宇宙在初生時的樣子,在震蕩粒子消失很長時間之后,引力波仍然存在,在宇宙中蕩漾至今。雖然我們還不能觀測到來自早期的初生宇宙的引力波,但是,像LISA(激光干涉儀太空天線)和BBO(宇宙大爆炸天文台)這樣的探測器應該能夠觀測到。如果這種理論是正確的,這就是宇宙迅速膨脹產生引力波的一個潛在機制。如果我們觀測到這些波浪,我們就能直接看到宇宙在初生時的樣子。

精選推薦
深度解析
海賊王1083海外情報:明哥將登場,他是否會加入十字工會?
2023/05/09
深度解析
海賊王:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆竟然埋了14年!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王1083話:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆埋了14年
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:孔雀是鶴的孫女,云雀是赤犬的女兒,克比有福了!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:莫利亞的經歷令人淚目,青雉百分百是SWORD的成員!
2023/05/09
同人恶搞
海賊王:烏索普對戰范奧卡,危急關頭竟然吃下了惡魔果實!
2023/05/09
天文科普
貝茨球、巴格達電池、超重元素115,盤點跟外星人扯上關系的物體
2023/05/09
天文科普
太陽系被神秘「氣泡」包裹著,直徑達1000光年,這氣泡究竟是啥?
2023/05/09
天文科普
極度燒腦系列:光速限制的世界中,什麼才是真正的現實?
2023/05/09
天文科普
銀河系的四大未解之謎,徹底解開任何一個,意味著人類真的進步了
2023/05/09
文章