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一沙一世界：科学家还原宇宙创生时的最初结构

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一沙一世界：科学家还原宇宙创生时的最初结构


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一沙一世界 ， 一花一天堂 。 无限掌中握 ， 刹那是永恒 。

宇宙婴儿期暴胀阶段出现的暴胀子团块 。 Jens Niemeyer / University of G?ttingen
最近德国哥廷根大学和新西兰奥克兰大学的科学家通过计算机模拟 ， 将宇宙的最初结构呈现在了我们眼前 。 这种被称为暴胀子（inflatons）的结构尺度只有质子的百万分之一 ， 行为方式十分奇特 。
宇宙在其诞生后的最初万亿分之一秒 ， 更像是一锅温度高达数万亿度的炽热浓汤 。 通过计算机模拟 ， 科学家还原了在这一时期 ， 一种被称为暴胀子的量子粒子是如何在引力作用下聚集在一起的 。
模拟结果首次展示了这些粒子的复杂致密结构 ， 及其形成方式 。 这些结构的质量在几克至20千克之间 ， 却被压缩在体积只相当于一个基本粒子的空间内 。
模拟为科学家提供了与这些结构有关的大量细节 ， 主要是其大小和形态 。 模拟结果与一个已有40年历史的理论高度契合 。
模拟展现了暴胀期末期宇宙的急速膨胀阶段 。 那个时候 ， 宇宙中包含的只有能量和暴胀子 。 暴胀子是一种量子物质 ， 是从大爆炸后充斥在所有空间里的能量场中诞生的 。
物理学家相信暴胀子的结构是在大爆炸后很短的时间内 ， 从能量场的波动中产生的 。 今天宇宙中动辄以数十亿光年为单位度量的巨型星系结构体也是从这样的能量场中诞生的 。
模拟结果显示 ， 致密暴胀子结构的维系时间不长 ， 它们在远不足一秒的时间内就转化成了基本粒子 。 但在它们的致密阶段 ， 它们的密度要比周围空间高出10万倍以上 。 它们的运动和互动在时空中产生了涟漪 ， 也就是引力波 。 模拟结果有助于科学家准确计算这种引力波的强度 ， 以便未来的实验装置进行探测 。
【一沙一世界：科学家还原宇宙创生时的最初结构】理论上 ， 暴胀子团块可能会因自身质量过大而直接坍缩成宇宙史上的第一批黑洞 ， 亦即所谓的原初黑洞 。 原初黑洞还是暗物质的候选者之一 。 但是研究人员没有在这次模拟中见到有黑洞形成 。

模拟展现了暴胀阶段小尺度上极端致密宇宙结构的发展过程 。 左上是开始状态 ， 右侧是结束状态 。 图片所示区域在此过程中膨胀了1000万倍 ， 但仍然远远不及一个质子大 。 左下这样一个微观结构 ， 质量就可达20千克 。

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