宇宙经历两次“大爆炸”?新理论解释暗物质含量(图)

Daphane

來源: 新浪科技


一名美国物理学家近日发表了一项新理论，提出宇宙在大爆炸之后曾经经历过第二次的急速暴涨，并认为该理论可以解释当前宇宙中暗物质的丰度水平   

宇宙微波背景辐射（CMB）是宇宙大爆炸留下的余晖

达沃迪塞博士和他的同事们相信宇宙所经历的这第二次暴涨发生在宇宙诞生之后仅仅数秒到数分钟的时候。这次“大爆炸”稀释了暗物质，并使其散布到宇宙各个角落并导致了我们今天能够观测到的暗物质丰度水平   

研究组认为，使用大型粒子加速器，如位于瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机（LHC）可以开展对第二次暴涨时期所发生物理机制的探索   
   
　　新浪科技讯 北京时间1月27日 消息，据英国《每日邮报》报道，暗物质被认为是宇宙中数量最多的物质，然而诡异的是，科学家们却从未目睹这种神秘物质的真容。但通过暗物质产生的引力效应，科学家们仍然可以估算其在整个宇宙组成中所占据的比例，然而对于暗物质的具体分布模式，诸多理论却都难以给出满意的解释。   
   
　　现在，有一项最新的理论出现，似乎可以完美解释宇宙中暗物质的含量水平——该理论认为暗物质本身曾经发生过它自己的第二次“大爆炸”，尽管其规模要比第一次的大爆炸小很多。   
   
　　目前最主流的宇宙成因理论认为我们所在的宇宙形成于一次大爆炸事件。这次创世的大爆炸事件中形成了一个最初的，高温的宇宙。在这样一个宇宙中，物质与反物质相互作用并湮灭。   
   
　　而随着宇宙进一步膨胀，它的温度逐渐降低，物质-反物质湮灭的速率随之下降，因为两类粒子之间遭遇并发生相互作用的几率大大降低了。   
   
　　这就让宇宙中得以残存下来一定含量的物质，而假如宇宙诞生之初的湮灭反应持续进行下去，那么所有的物质都将被消耗殆尽。   
   
　　霍曼·达沃迪塞（Hooman Davoudiasl）是美国纽约布鲁克海文国家实验室的一名理论物理学家。他提出，在第一次宇宙诞生的大爆炸事件之后，宇宙又经历了第二次，但持续时间更短的“大爆炸”，在此期间宇宙剧烈膨胀。   
   
　　目前还不清楚这第二次“大爆炸”是否曾经导致物质-反物质湮灭反应的进一步发生，但该理论的确表明随着宇宙空间的进一步膨胀，物质有了更多的空间可以移动和扩散。   
   
　　达沃迪塞博士猜想，这一过程也将暗物质稀释到了整个宇宙各处。根据先前的理论计算得到的暗物质在宇宙中的含量比实际观测到的含量更高。而这一最新理论则同样试图解释为何暗物质会呈现出我们所观测到的含量水平，并在这一方面取得了一定成功。   
   
　　达沃迪塞博士表示：“这当然不是标准的宇宙模型，但你必须接受的一点就是，宇宙实际上并不一定是按照现有的标准宇宙模型运作的。”不过，他同时表示：“我们并不需要构建一套太过复杂的理论。我们可以证明，一个简单的模型如何可以实现早期宇宙的短暂暴涨，并能够对宇宙中暗物质的含量水平作出解释。”目前一般认为暗物质占据了整个宇宙中全部物质的大约85%——尽管我们甚至根本没有办法看到它们。   
   
　　天文学家最早是通过星系自转时表现出的异常情况而发现暗物质存在的。当时天文学家们意识到，星系的真实质量要比我们能够观测到的质量大得多，于是猜测必定还 有大量我们看不到的物质存在，并将这些物质称作“暗物质”。暗物质与电磁波几乎不发生相互反应，因而没有办法通过常规观测手段“看”到它们。然而由于它们与正常物质一样具有质量，会对周遭其他天体产生引力作用，因此通过这种引力作用的强弱便可以反推出暗物质量的多少。目前物理学家们对于暗物质的本质究竟是什么还知之甚少，但他们确信在宇宙中，暗物质的量大约是正常物质的至少5倍左右。   
   
　　然而，很多宇宙学理论难以对暗物质的这一含量水平进行解释。根据传统的宇宙学模型，宇宙中暗物质的含量应当还要高得多。达沃迪塞博士表示：“总的来说，关于自然界的那些基本理论往往都是这样的：它能够对若干现象进行比较好的解释，但总是没有办法得到‘正确’的暗物质含量。”   
   
　　“如果你的模型中得到的暗物质含量太少了，那么或许你可以猜测还存在着其他的暗物质来源。但要是你的模型得到的暗物质数量太多了，那就成了一个问题。”达沃迪塞表示，他相信宇宙所经历的这第二次暴涨发生在宇宙诞生之后仅仅数秒到数分钟的时候，“它在规模和强度上都无法和第一次创世的大爆炸事件相比，但它可以解释暗物质在宇宙中的稀释和扩散。从这一刻开始，暗物质的含量就已经被基本确定下来了。暗物质与其他物质的相互作用非常微弱，因此在较低的温度条件下它无法发生显著的湮灭反应。”另外，在这一阶段的急剧暴涨过程中，这些原始的粒子被进一步扩散开去，并形成了今天我们所见宇宙中的密度分布。   
   
　　达沃迪塞表示表示，这第二次暴涨阶段的动力可能来源于某种目前我们还不甚清楚的物理学机制。他说：“如果这第二次暴涨阶段的确存在，那么驱动它的能量机制应当是能够利用一些高能加速器进行研究的，如相对论性重离子对撞机或大型强子对撞机。”