想想把一鍋水煮沸：當(dāng)溫度達(dá)到沸點(diǎn)時，水中會形成氣泡，隨著水的沸騰而破裂和蒸發(fā)。這種情況一直持續(xù)到不再有水從液體變?yōu)檎羝南唷?/p>

這大致是13億年前大爆炸之后的早期宇宙中發(fā)生的事情的想法。

這個想法來自南丹麥大學(xué)宇宙學(xué)和粒子物理現(xiàn)象學(xué)中心的粒子物理學(xué)家Martin S. Sloth和斯德哥爾摩北歐理論物理研究所(NORDITA)的Florian Niedermann。Niedermann是Sloth研究小組的博士后。在這篇新的科學(xué)文章中，他們?yōu)樗麄兊南敕ㄌ峁┝烁鼒?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

許多氣泡相互碰撞

“人們必須想象，在早期宇宙的不同地方出現(xiàn)了氣泡。他們變得更大，他們開始互相碰撞。最后，出現(xiàn)了碰撞氣泡的復(fù)雜狀態(tài)，氣泡釋放出能量并最終蒸發(fā)，“馬丁·S·斯洛特說。

他們的冒泡宇宙相變理論的背景是計(jì)算所謂的哈勃常數(shù)的一個非常有趣的問題;宇宙膨脹速度的值。Sloth和Niedermann認(rèn)為，冒泡的宇宙在這里發(fā)揮了作用。

哈勃常數(shù)可以通過分析宇宙背景輻射或測量星系或爆炸恒星遠(yuǎn)離我們的速度來非常可靠地計(jì)算。根據(jù)Sloth和Niedermann的說法，這兩種方法不僅可靠，而且得到科學(xué)認(rèn)可。問題是這兩種方法不會導(dǎo)致相同的哈勃常數(shù)。物理學(xué)家稱這個問題為“哈勃張力”。

我們對早期宇宙的描繪有問題嗎?

“在科學(xué)中，你必須能夠通過使用不同的方法達(dá)到相同的結(jié)果，所以在這里我們遇到了一個問題。當(dāng)我們對這兩種方法如此有信心時，為什么我們沒有得到相同的結(jié)果?“Florian Niedermann說。

Sloth和Niedermann相信他們已經(jīng)找到了一種方法來獲得相同的哈勃常數(shù)，無論使用哪種方法。這條路徑始于相變和冒泡的宇宙，因此早期冒泡的宇宙與“哈勃張力”有關(guān)。“如果我們假設(shè)這些方法是可靠的 - 我們認(rèn)為它們是可靠的 - 那么也許這些方法不是問題。也許我們需要看看我們應(yīng)用這些方法的起點(diǎn)，基礎(chǔ)。也許這個基礎(chǔ)是錯誤的。

未知的暗能量

這些方法的基礎(chǔ)是所謂的標(biāo)準(zhǔn)模型，它假設(shè)在早期宇宙中存在大量的輻射和物質(zhì)，包括正常和黑暗，并且這些是能量的主要形式。輻射和正常物質(zhì)被壓縮在黑暗，熱和致密的等離子體中;大爆炸后前380.000年的宇宙狀態(tài)。

當(dāng)你基于標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行計(jì)算時，你會得到宇宙膨脹速度的不同結(jié)果，從而得出不同的哈勃常數(shù)。

但也許一種新的暗能量形式在早期宇宙中發(fā)揮作用?Sloth和Niedermann是這么認(rèn)為的。

如果你引入早期宇宙中一種新形式的暗能量突然開始冒泡并經(jīng)歷相變的想法，計(jì)算結(jié)果是一致的。在他們的模型中，Sloth和Niedermann在使用兩種測量方法時得出相同的哈勃常數(shù)。他們稱這個想法為新的早期暗能量——NEDE。

從一個階段到另一個階段的變化——就像水到蒸汽一樣

Sloth和Niedermann認(rèn)為，這種新的暗能量在宇宙膨脹時經(jīng)歷了相變，不久之后它從密集而熾熱的等離子體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兘裉焖挠钪妗?/p>

“這意味著早期宇宙中的暗能量經(jīng)歷了相變，就像水可以在冷凍，液體和蒸汽之間改變相位一樣。在這個過程中，能量氣泡最終與其他氣泡碰撞，并在此過程中釋放能量，“尼德曼說。

“它可以持續(xù)任何東西，從非常短的時間 - 也許只是兩個粒子碰撞所需的時間 - 到300萬年。我們不知道，但這是我們正在努力找出的東西，“Sloth補(bǔ)充道。

我們需要新的物理學(xué)嗎?

因此，相變模型是基于這樣一個事實(shí)，即宇宙的行為并不像標(biāo)準(zhǔn)模型告訴我們的那樣。認(rèn)為我們對宇宙的基本理解有問題，這聽起來有點(diǎn)科學(xué)上的瘋狂;你可以提出迄今為止未知的力或粒子的存在來解決哈勃張力。

“但如果我們相信觀測和計(jì)算，我們必須接受我們目前的宇宙模型無法解釋數(shù)據(jù)，然后我們必須改進(jìn)模型。不是通過丟棄它和它迄今為止的成功，而是通過詳細(xì)說明它并使其更詳細(xì)，以便它可以解釋新的和更好的數(shù)據(jù)，“馬丁·S·斯洛思說，并補(bǔ)充說，”看來暗能量中的相變是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)模型中缺失的元素，以解釋宇宙膨脹率的不同測量結(jié)果。

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