图解:在修正引力特征的变色龙理论下的一个关于星系形成的模拟。
(注:变色龙理论提出了一种新的力,在已知的四种力的基础上,有一种叫变色龙粒子的粒子介导。变色龙粒子的力量就像暗能量一样,驱使宇宙中的星系分开。该理论认为没变色龙粒子就像同名爬行动物一样,可以融入周围环境以躲避检测。这些粒子改变的不是颜色,而是质量。)
图解:一张表示宇宙间不同物质能量成分的饼图,大约有96%的能量来自奇异的暗物质和暗能量。
英国的一项实验之前未能找到解释宇宙大部分质量粒子的证据,但这项探索还在持续进行中。
当宇宙学家观察宇宙的膨胀方式时,他们发现当今的物质理论无法解释宇宙的大部分能量。他们称这种未知能量为“暗能量”,理论家们试图通过提出未发现的粒子和相应的场来解释它。实验却未能找到此类粒子存在的证据,但在物理学中,这未必是件坏事。
英国诺丁汉大学(UniversityofNottingham)物理学和天文学副教授、这项研究的作者之一ClareBurrage对天文在线说:“我们并没有排除一切因素。有趣的是,这里仍然有一个参数窗口。”
图解:由NASA的哈伯太空望远镜所拍摄,车轮星系真实色彩的照片中,可以看见两个星系正面相撞后的壮观景象。
年对最远距超新星的两次观测表明,宇宙不仅在膨胀,而且在加速膨胀。一种新的、未被发现的推动物质分裂的力量可以用来解释这种膨胀,物理学家称之为暗能量。此后的计算表明,暗能量应该占宇宙总质量和能量的三分之二以上,但我们不知道这种能量的真正来源是什么。
物理学家用宇宙中物体之前的常规力来理解这种力,如电磁力,理解为场(你在场中的位置决定你对力的感受程度)和相应的粒子(你可以把两个物质粒子之间的相互作用理解为力粒子的交换)。因此,一些暗能量理论认为这是一种新的力,一种过于微弱导致地球上无法观测到的力,有一个对应的粒子;这些被提出的粒子被命名为变色龙粒子或对称粒子。计算证据表明变色龙的理论是一种可行的暗能量理论,之所以命名变色龙是因为它的特性取决于它们所处的环境。
在英国工作的研究人员以前曾提出,如果这些力存在,他们可能会使用一种类似于伽利略实验一样的方法检测它。研究人员把一个杏仁大小的铝球放在一个极度真空的室里,令它附着在一根杆子上,可以四处移动。然后,他们抽运并捕获一个冷铷原子脉冲,然后释放陷阱。研究人员利用一种叫做原子干涉仪的探测方案,将特制的激光照射到原子上,测量原子是如何朝着不同位置的铝球移动的,以寻找加速度与理论预期的最细微差别。
《物理评论》文章表示,实验发现,如果变色龙或对称粒子存在,它们的影响太小,无法通过这种设置来测量。这种零结果也很有意义,它告诉理论家和实验家去别处寻找解释粒子的暗能量。
这些结果证实了年美国科学家团队的一篇论文中的一组相似结果,尽管检测方案略有不同。加州大学伯克利分校(UniversityofCalifornia,Berkeley)年研究项目负责人HolgerMüller在一封电子邮件中告诉天文在线,这篇论文“质量非常高,证实了我们早期的局限性”。“他们使用了相似但不完全相同的技术,是对实验数据的有意义的强化。我应该充分肯定伯拉奇、科普兰和辛德斯的理论论文,这篇新论文的三位科学家激发了我们对变色龙的研究。”
探索永无止境。Burrage对天文在线说,这些实验为变色龙理论的演变的留下了迭代空间。现在的首要问题是提高这些实验的灵敏度。
相关知识
ΛCDM模型(英语:ΛCDMModel或Lambda-CDMModel)是所谓Λ-冷暗物质(ColdDarkMatter)模型的简称。它在大爆炸宇宙学中经常被称作索引模型,这是因为它尝试解释了对宇宙微波背景辐射、宇宙大尺度结构以及宇宙加速膨胀的超新星观测。它是当前能够对这些现象提供融洽合理解释的最简单模型。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.地心引力-gizmodo-RyanF.Mandelbaum
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