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物理学家:宇宙不应该存在 形成后即崩塌

宇宙不应该存在。至少根据一项最新研究结果是这样。对大爆炸之后的情景进行的模拟研究显示,宇宙应当在其形成之后的几微秒内就会崩溃,而不应该继续存在

伦敦帝国学院物理学博士,这项研究的第一作者罗伯特·霍根(Robert Hogan)表示:“在宇宙极早期,我们认为发生了一次暴涨过程,这是大爆炸之后宇宙经历的一次极速膨胀过程。”他说:“这一过程引发强烈震荡,而如果这种震荡过了头,那么我们就会进入一个新的能量空间,而这将导致宇宙的崩塌。”

物理学家们通过一个最新模型得到这一结论,这一模型可以解释新近才被确认的希格斯-玻色子的一些性质。这种粒子被认为可以用来解释为何物质具有质量。在宇宙诞生时留下的微弱引力波同样支持这一观点。很显然,在这其中肯定还遗漏了什么东西。

霍根表示:“我们在这里讨论这个问题。这就意味着我们必须将我们的理论延伸出去,解释为什么这没有发生。”宇宙大爆炸之后发生了什么?

其中一种可能的解释是:在经历早期的爆炸阶段之后,宇宙经历了一次迅疾的膨胀过程,也就是我们所说的暴涨。这一过程扭曲并挤压时空,从而在时空中造成涟漪,也就是引力波,它会让穿越宇宙的辐射发生偏振。

尽管这些事件发生在138亿年前,但设在南极的一台望远镜——即所谓“宇宙星系间偏振背景成像”(BICEP)近期却仍然在宇宙微波背景辐射信号中探测到微弱的偏振信号,尤其是:他们所探测到的还是极具特征性的偏振模式,即所谓B模(B-mode pattern)。

引力并非在早期宇宙起作用的唯一力。另外还有一个无处不在的能量场,即所谓“希格斯场”,它弥漫整个宇宙并赋予其中的粒子以质量。科学家们在2012年最早发现了这个场的踪迹,当时他们找到了希格斯玻色子并确定了它的质量。

有了对宇宙暴涨性质以及希格斯玻色子性质的更深理解之后,霍根与他的同事马尔科姆·法尔巴恩(Malcolm Fairbairn)尝试重现大爆炸之后经历暴涨过程时的情形。

他们研究的结果对于——所有东西来说,都是坏消息——新生的宇宙应当曾经在能量场中经历过剧烈的震荡,也就是所谓“量子涨落”。这种震荡反过来可能会扰乱希格斯场,将整个体系降低到一个低得多的能量态上,最终导致整个宇宙的崩塌成为不可避免的结果

丢失的线索

这么说来,宇宙根本就不应该存在,但实际上宇宙却是存在的。

霍根表示:“一般的看法是认为我们的理论中一定还缺少某些我们尚未掌握的物理学,因为我们迄今都没能发现它们。”

对此,一种较为流行的理论是所谓的“超对称理论”,该理论认为所有目前已知的粒子都拥有自己的超对称粒子,并且认为更加强大的加速器或许可以发现它们。

不过,加州理工学院物理学家,《宇宙末端的粒子:为何对希格斯玻色子的搜寻会带领我们抵达新世界边缘》一书的作者西恩·卡罗尔(Sean Carroll)表示,宇宙暴涨理论到目前为止还仍然仅仅是一种假设,一部分物理学家甚至还暗示此前BICEP所发现的,被认为是来自宇宙开端的原初引力波信号实际上只是星际尘埃产生的信号。假设有关宇宙暴涨的细节发生改变,那么霍根和法尔巴恩的模型就必须做出相应的修订。

实际上这也已经不是物理学家们第一次提出关于希格斯玻色子可能会给宇宙带来厄运的观点了。此前已经有其他物理学家计算认为希格斯玻色子的质量奖最终导致宇宙的失稳,并在数十亿年的时间内带来大毁灭。

卡罗尔表示,希格斯玻色子的质量大约是质子的126倍,这一数字几乎正好位于临界点上——如果它质量更小一些,那么希格斯场将变得更加容易波动,而如果它质量更大一些,则目前的希格斯场将会变得极端稳定。

霍根在此间于英国朴茨茅斯召开的皇家天文学会会议上报告了他的结果,有关论文则将于近期在《物理评论快报》上。

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