新模型揭示宇宙大爆炸初期热量的来源

2017-08-14 | 见丰网
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新科学家报道,在宇宙大爆炸发生后的瞬间,宇宙以指数的方式扩张,这个过程被称为膨胀,它导致宇宙空旷并寒冷。“膨胀是瞬间冷冻剂,”美国俄亥俄州甘比尔凯尼恩学院的约翰·哥布林(John Giblin)这样说道。几分钟之后,能量光子被一个密集的辐射大汽锅以1010开尔文的温度灼烧并压缩,这也是产生我们现在所看到的物质的一连串事件的第一阶段。但问题是,这些热量是从何而来?

这些能量驱动膨胀过程是一种可能性,但它可能会在过程终止后围困在场内。在20世纪80年代,物理学家提出这种“膨胀场”可能会衰变成辐射,导致宇宙内部充满了热量。但这个模型显示该过程非常慢,以至于无法产生我们现在所观看到的物质。

另一种获得围困能量的方式是引入第二个场——一个已知类型的场或者一种理论上存在的新场——与膨胀场相结合。产生的共振会导致能量脱离膨胀场并形成能量粒子,类似于声波在共振频率下会导致玻璃振动直到它破碎。这些被称为预热的模型更好的解释了辐射的释放,但从场里产生的能量却只有一半。哥布林和学生J·塔特·德斯金斯(J. Tate Deskins)通过寻找一种将膨胀结合电磁场的方式,建立了一个目前为止最高效的预热模型,它会将能量直接变成光子。

他们的模拟显示,按照这种方式,膨胀场能够沉积96%的能量变成光子。这足够保证早期宇宙主要以辐射为主,正如预测的一样,哥布林这样说道。美国麻省理工学院理论物理学家阿兰·古斯(Alan Guth)教授表示,如果光子接受了膨胀的能量,它们可能会在原始磁场里留下一个样式,从而提供了测试该模型的方法。

大型强子对撞机创建宇宙大爆炸微型"血液溅滴"

大型强子对撞机(LHC)已经重新创造出了138.2亿年前、宇宙大爆炸后瞬间的原始物质形态——世界上最小的一滴物质。

据悉,位于田纳西州纳什维尔的范德堡大学的物理学家们分析了质子与铅离子在粒子加速探测器中对撞的结果。在筛选大量实验数据的过程中,范德堡大学的研究人员发现,一滴“极小”的原始物质被创造出来。“极小”真的是一个十分贴切的形容,该滴物质只有3到5个质子宽——确切的说就是氢原子大小的 1/100,000或者病毒宽度的1/100,000,000。

范德堡大学物理学教授茱莉亚表示:“有了这一发现,不管我们使用的物质是什么,对撞的能量必须强到可以产生50个亚原子粒子。”据科学家介绍,宇宙大爆炸后的瞬间,所有物质就像是高能量,高温度的一盆汤。所有的物质和力量都被混在一起难以分辨。随着宇宙迅速冷却和扩张,物质开始从基本的自然力量中分离。通过在极高的能量下对撞离子,宇宙大爆炸时的情境可以极其短暂的再现,给了我们一瞥138.2亿年前的原始物质状态的机会。

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【责任编辑:阿诺】
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关键词: 宇宙大爆炸
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