大爆炸前的宇宙是什么样的?

2022-02-24 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:205 /
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哈佛-史密森纳天体物理中心的阿维·勒布教授和他的同事们提出了一种新的通货膨胀测试,这种理论认为,我们的宇宙在大爆炸后的短短几分之一秒内就发生了巨大的膨胀。该团队的论文发表在《物理评论快报》杂志上。一幅艺术家的插图,展示了原始宇宙不同理论中原始标准时钟产生的信号模式:大反弹(上)和......

哈佛-史密森纳天体物理中心的阿维·勒布教授和他的同事们提出了一种新的通货膨胀测试,这种理论认为,我们的宇宙在大爆炸后的短短几分之一秒内就发生了巨大的膨胀。该团队的论文发表在《物理评论快报》杂志上。

An artist’s illustration showing the patterns of signals generated by primordial standard clocks in different theories of the primordial Universe: Big Bounce (top) and inflation (bottom). Image credit: Zhong-Zhi Xianyu, Xingang Chen & Avi Loeb / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

一幅艺术家的插图,展示了原始宇宙不同理论中原始标准时钟产生的信号模式:大反弹(上)和膨胀(下)。影像学分:钟志贤宇,陈心刚& amp阿维·勒布/哈佛-史密森天体物理中心。

虽然宇宙膨胀以解决一些关于宇宙结构和演化的重要谜团而闻名,但其他非常不同的理论也可以解释这些谜团。

在其中一些理论中,宇宙大爆炸前的状态& # 8212;所谓的原始宇宙& # 8212;正在收缩而不是扩张,因此大爆炸是大反弹的一部分。

为了帮助在通货膨胀和这些其他想法之间做出决定,可证伪性问题& # 8212;也就是说,一个理论是否可以通过测试来证明它是错误的& # 8212;不可避免地出现了。

“可证伪性应该是任何科学理论的标志,”勒布教授说。

“通货膨胀的现状是,这是一个如此灵活的想法,无法通过实验来证伪。无论人们对某种可观察的属性衡量什么价值,总有一些通胀模型可以解释它。”

勒布教授和合著者将一种他们称之为“原始标准时钟”的想法应用到非通货膨胀理论中,并提出了一种方法,该方法可能被用来在实验上伪造通货膨胀。

为了找到一些可以将通货膨胀与其他理论区分开来的特征,研究人员首先确定了各种理论的定义属性。原始宇宙大小的演变。

原始标准时钟产生的信号可以达到这一目的。那个钟是原始宇宙中任何类型的重基本粒子。这种粒子应该存在于任何理论中,它们的位置应该以某种规则的频率振荡,就像时钟钟摆的滴答声一样。

原始宇宙并不完全一致。在极小的尺度上有极小的密度不规则性,这成为在今天的宇宙中观察到的大尺度结构的种子。这是物理学家用来了解大爆炸前发生的事情的主要信息来源。

标准时钟的滴答声产生的信号被印入这些不规则的结构中。

原始宇宙不同理论中的标准时钟预测不同的信号模式,因为宇宙的演化历史是不同的。

该团队计算了这些标准时钟信号在非膨胀理论中应该是什么样子,并提出了如何在天体物理观测中搜索它们的建议。

合著者、哈佛大学物理系高能理论组博士后钟志贤宇博士说:“如果发现了一种代表收缩宇宙的信号模式,这将伪造整个膨胀理论。

这个想法的成功在于实验。

“这些信号将非常难以探测,因此我们可能不得不在许多不同的地方搜索,”合著者陈心刚博士说,他是哈佛-史密森天体物理中心的高级讲师。

"宇宙微波背景辐射就是这样一个地方,星系的分布是另一个地方."

“我们已经开始搜索这些信号,已经有一些有趣的候选信号,但我们需要更多的数据。”

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陈心刚等人,2019年。原始功率谱中膨胀替代方案的独特指纹。列特物理学报122(12):121301;doi:10.1103/physrevlett . 122.121301


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