宇宙早期或有短暫的“二次膨脹”
- 發佈時間：2016-01-19 01:29:44 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京1月18日電 （記者常麗君）目前流行的大爆炸理論認為，宇宙早期擴張呈指數形式，稱為“膨脹”，整個時空從一個極熱而緻密的點向外膨脹，成為一個均勻的、仍在不停擴張的大宇宙。但美國能源部布魯克海文國家實驗室等機構一些科學家認為，宇宙早期可能還有一個較為短暫的二次膨脹時期，這種假設或許能解釋宇宙中現有暗物質數量過多的問題。
暗物質不以任何明顯方式與普通物質相互作用，科學家通過萬有引力效應估計，暗物質佔宇宙全部品質的1/4，而普通物質只佔5%。暗物質才是宇宙的主要內容。一些理論能簡潔地解釋暗物質，但卻不被廣泛接受，因為它們預測的暗物質數量比有實驗支援的更多。為了讓理論符合實驗，研究人員給廣泛接受的時空起源事件增加了“二次膨脹”這一步。
按標準宇宙學説，宇宙膨脹始於時間開始後的10-35秒，這種空間的整體暴漲只持續不到1秒，隨後是一個持續至今的冷卻期。在幾秒到幾分鍾大致冷卻得差不多時，較輕元素開始形成。論文作者之一、布魯克海文實驗室高能理論小組負責人霍曼·戴伍迪亞索説，在這些重要事件之間，可能還有一次膨脹，它不像第一次爆炸那麼劇烈，卻可以“稀釋”暗物質，使宇宙中的暗物質密度最終成為今天這樣。
研究人員線上發表在《物理評論快報》上的論文稱，開始時，在一個較小空間裏溫度飆升超過10億攝氏度，暗物質粒子彼此接觸而湮滅，把能量傳給標準物質粒子（如電子、夸克）。隨著宇宙繼續膨脹變冷，暗物質粒子碰撞大大減少，湮滅速度跟不上膨脹速度。在這個點上，大量暗物質開始出爐。暗物質間的相互作用很弱，自我湮滅在早期溫度下降後就變得效率低下，使其數量固定下來。暗物質間相互作用越弱，最後留下的暗物質數量就越多。
戴伍迪亞索説，這種理論提出了一種簡單模型，能平衡早期宇宙膨脹的短缺，解釋宇宙中現有暗物質的數量過多問題。當然這不同於標準宇宙學，但宇宙可能不受我們認為的標準控制。
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