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研究:宇宙很可能存在裂缝

2019-12-11 环球解密

一份新研究认为,宇宙弦(cosmic strings)很可能是存在的,不过现在科学家使用的宇宙微波背景(CMB)的探测手法却是死路一条,该研究并建议了新的探测方式。

宇宙弦论认为,宇宙大爆炸诞生之后是高温的环境,之后里面各区域空间犹如一个个小气泡般以不同的速度各自冷却,当这些气泡最后遇到一起的时候,整个宇宙就完成了冷却的过程。

但是,这些气泡交接的边缘不可能是完美的,再加上旧宇宙的高温能量仍可能存在于这些气泡区域的边缘,这些不同区域连接处的边缘就像时空中的裂缝一般,被称为宇宙的裂缝,也叫宇宙弦。

加拿大麦吉尔大学(McGill University)的这份新研究解释说,宇宙冷却过程与河面结冰过程背后的物理道理是类似的:河面上不同的区域各自开始结冰形成小块,通常是六角形的,从河的两端一起开始铺陈这些六角形冰块,遇到一起的时候,不可能完美对得很整齐,于是河面出现长长的裂缝。

现在物理学界广泛接受的理论是标准模型(Standard Model)架构,很多物理学家认为这个架构不完善,应该在其之上扩展,有的人提出“超对称粒子”,有的提出弦理论(认为所有的粒子和作用力都可以用多维空间微小的振动“弦”来解释)。

研究者之一麦吉尔大学的物理学家埃尔南德斯(Oscar Hernández)说:“这些扩展理论都能推导出宇宙大爆炸后产生裂缝的结果,所以,如果认为宇宙弦不存在,所有这些物理理论都将被排除;如果宇宙弦存在,那人们会很高兴(这些理论都解释得通)。”

自2017年来,很多科学家热衷于从宇宙微波背景中寻找宇宙裂缝的踪迹。这份研究则认为,今天宇宙中这些裂缝太小了,从微波背景数据中是探测不到的,这是一条死路,应该放弃。

这份研究建议使用一种基于深空中各个区域氢原子远离地球的平均速度作为测量依据的方法探查宇宙弦。由于氢原子发出波长21厘米的电磁波,因此这种方法得名“21厘米强度映射”法。这种方法目前尚未实现。埃尔南德斯说,当这种方法可用的时候,科学家将有希望探测到宇宙弦的清晰数据。

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