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新测量结果发现宇宙膨胀速度已超越现今物理学定律能够解释的范围

2016-4-19 环球解密

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根据新的测量结果,宇宙膨胀的速度比普朗克数据预测的还快了8%,这可能表示标准模型不是那么的可信,又或者表示宇宙中尚有未发现的物理作用在运作。

史上最精准的量测宇宙膨胀速度的方法已由美国物理学家实验而出,并且发现一个问题:宇宙膨胀的速度比我们现在物理学定律能解释范围还快了8%。

如果可获独立测试证实,那这项新测量结果会迫使我们重新思考138亿年以来暗物质及暗能量如何影响宇宙的演变,这也就表示粒子物理学里的标准模型理论可能需要有所调整。

约翰·霍普金斯大学(The Johns Hopkins University)的首席研究员,也是1998年时暗物质的共同发现者的Adam Riess,告诉自然(Nature)期刊的D艾薇ied Castelvecchi说:“我觉得标准宇宙模型里有些东西是我们没有了解的。”

所以…现在这到底是什么状况?好啦,现在就说明一下,科学家们在解释宇宙膨胀的时候(从宇宙大爆炸之后就开始有宇宙膨胀发生),就提及是由于暗物质及暗能量存在之故。

估计看不到的暗物质占据了整个宇宙的27%,看的到的物质只占了少少的5%,暗能量却估计以68%的巨量比例占据泰半宇宙,而这三者之间的相互运作则可以用来解释宇宙之始至今的膨胀现象。

据一直为众人所接受的宇宙模型来看,造成宇宙演变的最大原因就是暗物质及暗能量之间的竞争,其中暗物质的引力貌似会让宇宙膨胀的速度缓和下来,而暗能量却是会从另外一个方向拉扯,而加速宇宙膨胀。

天文物理学家是靠测量到大爆炸后遗留下的辐射才知道这回事的,而这些辐射被称为宇宙微波背景辐射(CMB)。

Castelvecchi指出,早期由Riess和世界各地的天文物理学家们所观察到的CMB资料显示,宇宙中暗能量的拉力在大爆炸以后就一直维持不变。

这个假说为近期欧洲航天局旗下的普朗克天文台所提出,其后有对CMB最详尽的分析作为后盾,而科学家们也都以普朗克天文台的测量结果来预测宇宙历史上任一时间点的膨胀速度。

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宇宙微波背景辐射分布之示意图。图片来由:美国太空总署(NASA)

Castelvecchi说:“多年以来,那些预测结果都与直接量测现在宇宙膨胀速度的结果不符,后者的量度方法就是哈伯常数(Hubble constant),但至今哈伯常数所测结果的误差幅度已经大到科学家可以忽略数据不相符情况。”

现在Riess和他的同事们发现了另外一个测量宇宙膨胀的方法,利用某些种类天体的光亮,像是星星或是超新星,也就是“标准烛光度量法”。

Kelly Dicjerson在Mic.com新闻网中解释道,标准烛光度量法是靠不论星体距离我们的远近如何,其发散出来的亮光一样多,也就是说物理学家可以利用此作为梯度指标,测出宇宙现在以多快的速度膨胀远离我们。

Riess的研究团队分析了哈伯太空望远镜对18个标准烛光标的好几百小时观测资料,计算出的膨胀速率比普朗克预测结果还快了8%。

Dickerson说:“如果新的测量结果是正确的,而且我们对于CMB的分布图也是准确的,那就表示我们对于宇宙的根本认知之中有些是错误的。”

加州大学的宇宙学家Kevork Abazajian(没有参与此研究),对于这些已经公布在论文预印本网站arXiv.org上、现正等着同侪评阅的实验结果,向自然期刊评论道这可能会“使宇宙学的知识理论大大改变”。

我们现在就坐好、等着独立试验对新测量结果进行测试,看是独立试验能否证实这项研究或是对其有所反驳,但最近我们也常常发现有许多事情发生挑战着现今物理学的定律,所以很有可能最终会有什么结论产生来解释这些事情。

可以确定的是,这对于物理学家来说是件很兴奋的事情。

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