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暗物質(zhì)來源新解釋:宇宙曾經(jīng)歷兩次“大爆炸”

2016/1/27 8:28:33 來源:新浪科技 作者:晨風(fēng) 責(zé)編:彌塵

據(jù)英國《每日郵報》報道,暗物質(zhì)被認(rèn)為是宇宙中數(shù)量最多的物質(zhì),然而詭異的是,科學(xué)家們卻從未目睹這種神秘物質(zhì)的真容。但通過暗物質(zhì)產(chǎn)生的引力效應(yīng),科學(xué)家們?nèi)匀豢梢怨浪闫湓谡麄€宇宙組成中所占據(jù)的比例,然而對于暗物質(zhì)的具體分布模式,諸多理論卻都難以給出滿意的解釋。

現(xiàn)在,有一項最新的理論出現(xiàn),似乎可以完美解釋宇宙中暗物質(zhì)的含量水平——該理論認(rèn)為暗物質(zhì)本身曾經(jīng)發(fā)生過它自己的第二次“大爆炸”,盡管其規(guī)模要比第一次的大爆炸小很多。

目前最主流的宇宙成因理論認(rèn)為我們所在的宇宙形成于一次大爆炸事件。這次創(chuàng)世的大爆炸事件中形成了一個最初的,高溫的宇宙。在這樣一個宇宙中,物質(zhì)與反物質(zhì)相互作用并湮滅。

而隨著宇宙進(jìn)一步膨脹,它的溫度逐漸降低,物質(zhì)-反物質(zhì)湮滅的速率隨之下降,因為兩類粒子之間遭遇并發(fā)生相互作用的幾率大大降低了。

這就讓宇宙中得以殘存下來一定含量的物質(zhì),而假如宇宙誕生之初的湮滅反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行下去,那么所有的物質(zhì)都將被消耗殆盡。

霍曼·達(dá)沃迪塞(Hooman Davoudiasl)是美國紐約布魯克海文國家實驗室的一名理論物理學(xué)家。他提出,在第一次宇宙誕生的大爆炸事件之后,宇宙又經(jīng)歷了第二次,但持續(xù)時間更短的“大爆炸”,在此期間宇宙劇烈膨脹。

目前還不清楚這第二次“大爆炸”是否曾經(jīng)導(dǎo)致物質(zhì)-反物質(zhì)湮滅反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生,但該理論的確表明隨著宇宙空間的進(jìn)一步膨脹,物質(zhì)有了更多的空間可以移動和擴散。

達(dá)沃迪塞博士猜想,這一過程也將暗物質(zhì)稀釋到了整個宇宙各處。根據(jù)先前的理論計算得到的暗物質(zhì)在宇宙中的含量比實際觀測到的含量更高。而這一最新理論則同樣試圖解釋為何暗物質(zhì)會呈現(xiàn)出我們所觀測到的含量水平,并在這一方面取得了一定成功。

達(dá)沃迪塞博士表示:“這當(dāng)然不是標(biāo)準(zhǔn)的宇宙模型,但你必須接受的一點就是,宇宙實際上并不一定是按照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型運作的?!辈贿^,他同時表示:“我們并不需要構(gòu)建一套太過復(fù)雜的理論。我們可以證明,一個簡單的模型如何可以實現(xiàn)早期宇宙的短暫暴漲,并能夠?qū)τ钪嬷邪滴镔|(zhì)的含量水平作出解釋?!蹦壳耙话阏J(rèn)為暗物質(zhì)占據(jù)了整個宇宙中全部物質(zhì)的大約85%——盡管我們甚至根本沒有辦法看到它們。

天文學(xué)家最早是通過星系自轉(zhuǎn)時表現(xiàn)出的異常情況而發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的。當(dāng)時天文學(xué)家們意識到,星系的真實質(zhì)量要比我們能夠觀測到的質(zhì)量大得多,于是猜測必定還有大量我們看不到的物質(zhì)存在,并將這些物質(zhì)稱作“暗物質(zhì)”。暗物質(zhì)與電磁波幾乎不發(fā)生相互反應(yīng),因而沒有辦法通過常規(guī)觀測手段“看”到它們。然而由于它們與正常物質(zhì)一樣具有質(zhì)量,會對周遭其他天體產(chǎn)生引力作用,因此通過這種引力作用的強弱便可以反推出暗物質(zhì)量的多少。目前物理學(xué)家們對于暗物質(zhì)的本質(zhì)究竟是什么還知之甚少,但他們確信在宇宙中,暗物質(zhì)的量大約是正常物質(zhì)的至少5倍左右

然而,很多宇宙學(xué)理論難以對暗物質(zhì)的這一含量水平進(jìn)行解釋。根據(jù)傳統(tǒng)的宇宙學(xué)模型,宇宙中暗物質(zhì)的含量應(yīng)當(dāng)還要高得多。達(dá)沃迪塞博士表示:“總的來說,關(guān)于自然界的那些基本理論往往都是這樣的:它能夠?qū)θ舾涩F(xiàn)象進(jìn)行比較好的解釋,但總是沒有辦法得到‘正確’的暗物質(zhì)含量?!?/p>

“如果你的模型中得到的暗物質(zhì)含量太少了,那么或許你可以猜測還存在著其他的暗物質(zhì)來源。但要是你的模型得到的暗物質(zhì)數(shù)量太多了,那就成了一個問題。”達(dá)沃迪塞表示,他相信宇宙所經(jīng)歷的這第二次暴漲發(fā)生在宇宙誕生之后僅僅數(shù)秒到數(shù)分鐘的時候,“它在規(guī)模和強度上都無法和第一次創(chuàng)世的大爆炸事件相比,但它可以解釋暗物質(zhì)在宇宙中的稀釋和擴散。從這一刻開始,暗物質(zhì)的含量就已經(jīng)被基本確定下來了。暗物質(zhì)與其他物質(zhì)的相互作用非常微弱,因此在較低的溫度條件下它無法發(fā)生顯著的湮滅反應(yīng)?!绷硗猓谶@一階段的急劇暴漲過程中,這些原始的粒子被進(jìn)一步擴散開去,并形成了今天我們所見宇宙中的密度分布。

達(dá)沃迪塞表示表示,這第二次暴漲階段的動力可能來源于某種目前我們還不甚清楚的物理學(xué)機制。他說:“如果這第二次暴漲階段的確存在,那么驅(qū)動它的能量機制應(yīng)當(dāng)是能夠利用一些高能加速器進(jìn)行研究的,如相對論性重離子對撞機或大型強子對撞機?!?/p>

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