导致宇宙加速膨胀的暗能量,有没有可能是由粒子组成的


导致宇宙加速膨胀的暗能量,有没有可能是由粒子组成的


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1998 , 天文学家发现宇宙的膨胀并没有像预期的那样因为万有引力而减慢 , 而是发生了惊人的事情:膨胀实际上越来越快 , 它正在加速 。 宇宙中一定有某种东西在推动这种加速 , 但由于我们不知道这种能量是从哪里来的 , 所以它被称为暗能量 。 它是自然界最神秘的方面之一 , 似乎是我们宇宙中占主导地位的能量形式 , 占所有能量的三分之二 。 有没有可能暗能量也是由某种粒子引起的吗?
暗能量的故事可以追溯到试图求解他的新场方程的阿尔伯特·爱因斯坦 。 他在 1917年发表的解要求对场方程进行某种补充:引入宇宙常数Λ 。 之所以加上这个常数 , 是因为在那个年代 , 有理由相信宇宙它是静态的和有限的 , 人们相信宇宙有一定的大小并没有改变 。 如果没有这个Λ项 , 爱因斯坦的场方程将创造一个动态的宇宙 , 要么在膨胀要么在坍缩 , 但它不会保持静止 。

但在1920年代 , 美国天文学家埃德温·哈勃发现大多数星系正在远离我们的银河系 , 而且离我们越远 , 它退去的速度就越快 。 这个观察结果表明 , 宇宙不得不膨胀 。 虽然爱因斯坦最初并不相信宇宙会膨胀 , 但在证据之下他最终承认了 失败 , 并说在他的方程中添加一个Λ是一个“致命的错误” 。
但事实证明 , 即使爱因斯坦认为他错了 , 他或多或少也是对的 。 由于加速膨胀宇宙的发现 , 原来Λ项又引入了爱因斯坦方程 , 因为它可以解释宇宙的加速膨胀 。 正的Λ值意味着它充当排斥力 , 有点类似于反重力 。 今天 , 宇宙学中最被接受的模型具有这个宇宙常数 , 但与爱因斯坦时代不同 , 我们现在将其放置进去以解释宇宙加速膨胀 。

但这只是一个数字 , 是我们观察到的数学解决方案 。 在物理上又是什么意思?在物理上 , 它可以被认为是空的空间能量 , 也称为真空能量 。 量子力学表明 , 空旷的空间包含能量 。 虽然宇宙常数是问题的简单解决方式 , 但是我们应该计算这个数字应该是多少 , 然后把它插入爱因斯坦方程中 , 使其与我们的数据相符合 。
然而 , 宇宙学常数是恒定的吗?似乎一些最先进的观测表示它可能不是一个常数 。 如果这是真的 , 这将导致一个动态暗能量的解决方案 , 或暗能量随时间和空间变化的理论来求解 。 在这种情况下 , 这可能是支持将暗能量视为一个场的线索 , 而不是作为自然常数 。

【导致宇宙加速膨胀的暗能量,有没有可能是由粒子组成的】然后我们可以想象暗能量是一个具有势的标量场 , 这有点类似于希格斯场 。 希格斯场也是一个标量场 , 它具有非零势 。 现在 , 只要有一个 , 就会有一种粒子 。 这是因为量子场中的过剩能量或者说场的激发是我们作为粒子所观察到的 。 因此 , 这可能是暗能量的粒子解决方案 。 然后 , 这些粒子必须与标准模型的粒子相互作用 , 来充当一种反重力 。
现在我们必须要问的问题是 , 如果存在这样的内在 , 它的影响是非常深远的 。 那为什么我们没有发现场的粒子呢?可能是标准模型粒子与暗能量场的相互作用非常微弱 , 以至于我们根本没有好的实验 , 也没有足够敏感的工具来检测它 。 但也可能不存在这样的场 。

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