仪器信息网APP
选仪器、听讲座、看资讯
立即体验
APP内打开
回版面
1
收藏
点赞
拍砖
举报
取消
发布
当前位置:
仪器社区
>
基础知识专区
>
物理知识
>
帖子详情
暴涨的宇宙
阿迈
2011/09/25
私聊
物理知识
30年前,《物理学评论D》中的一篇论文彻底地改变了我们对宇宙起源的认识。它证明,来自粒子物理学的新观点暗示宇宙在其诞生之后极短的时间里可能经历了一个高速膨胀的时期。这一被称为暴涨的阶段可以解释我们的宇宙是如何演化出所观测到密度和均匀性的。暴涨不仅成为了宇宙学理论的核心原则,它还意味着任何有抱负的宇宙学家都必须要学习粒子物理学。
在20世纪70年代,粒子物理学家开始构建大统一理论(GUT),它认为在超过10
15
千兆电子伏特的温度或者能量之上电磁力、强核力和弱核力是相同的。在标准的大爆炸模型中,宇宙初始时的高温足以达到大统一的状态。然后,在宇宙年龄大约10
-35
秒的时候,强核力脱离了仍然统一在一起的弱电力。理论家意识到,这一转变会导致一个与宇宙学观测不符的结果,那就是它会产生大量的孤立磁北极和磁南极,或者称为磁单极。
当时宇宙学中还存在着两个看似无关的问题。第一个是均匀性问题。宇宙膨胀得如此之快以致于今天可观测宇宙中的所有区域都没有足够的时间通过交换物质和能量来使得它们的温度和密度相当。但为什么宇宙到处看起来却或多或少都是相同的呢?
第二个问题是我们的宇宙看起来几乎是“平直”的——在最大的距离尺度上时空仅具有很小或者没有曲率。但是在宇宙学标准模型中,任何开始时具有微小曲率(或正或负)的宇宙随着自身的膨胀都会和平直时空差得越来越大。在超过100亿年之后还要让宇宙几乎是平直的就犹如让一支铅笔永远用笔尖保持平衡一样困难。
1979年底,当时在美国斯坦福直线加速器中心的艾伦·古斯(Alan Guth)意识到,他和他的同事最近所给出的一个磁单极问题的解决方案也能解决这两个主要问题。这个解涉及到GUT的一个要素,被称为希格斯场。希格斯场弥漫于整个空间中。随着宇宙膨胀冷却,当希格斯场从一个值转变成另一个值时,强核力就与其他力分离了开。为了解决磁单极问题,之前同在美国康奈尔大学的古斯和亨利·泰(Henry Tye)提出希格斯场不会立即转变而是会在某个错误的值上逗留一段时间。这有点像一个被困在山顶洼地中的小球,它无法滚落到下方的山谷中。一个推迟的希格斯场相变意味着形成较少的磁单极。
古斯开始思考推迟相变对于宇宙膨胀意味着什么。当希格斯场处于错误值的时候,它会成为宇宙中占主导的能量。与通常仅包含物质和辐射的宇宙的缓慢膨胀相比,它还具有可以使得宇宙随时间呈指数式膨胀的奇怪特性。
被古斯称为“暴涨”的这一指数式膨胀解决了均匀性问题,因为在早期宇宙中足够小的区域里内部过程会使之变得均匀,随后它就暴涨到了超出我们今天可见的范围。他还证明,暴涨的时间越长,它就会把宇宙铺展得越接近平直。
在他的论文中,古斯承认他的模型存在一个严重的问题。希格斯场不会在空间中的每一个区域完成它的相变,导致一个看上去会和我们所见的宇宙迥然不同的不均匀宇宙。然而就在一年之后,其他人则找到了避免这个问题的方法。
目前在美国芝加哥大学的洛基·科尔布(Rocky Kolb)说,当时只有少数的年轻粒子物理学家开始对宇宙学感兴趣,但是对他而言磁单极问题似乎要比其他的宇宙学问题更为急迫。他说:“当时我们全然不知暴涨最终会变成如此强有力的想法。”但现在暴涨已经成为了宇宙学不可分割的一部分,有望解释包括诸如星系和星系团这样的结构起源等越来越多的问题。
相关话题
1
了解世界的第三只眼
2
量子理论!
3
抓住“反物质”
4
中微子
5
如何才能够验证热量不能够从低温流向高温之中
+关注
私聊
ghcily
第1楼
2011/09/29
“暴涨”的极限是什么?
0
发表回复
近期热榜
迎国庆送壕礼!十月发帖抢大疆云台
【官方邀请】高效液相色谱使用情况有奖调研
喜迎国庆!第十七届原创大赛超级原创日参赛奖励翻倍
丹纳赫四十周年寄语征集领大礼包
热门活动
【售后专场--招聘会】
第三届微课大赛投票进行中ing
猜你喜欢
最新推荐
热门推荐
更多推荐
欧洲核子研究组织7月宣布是否发现上帝粒子
分享
2012/06/25
插入深度如何影响影响热电偶温度传感器
分享
2012/04/28
【讨论】南海发现194亿立方米可燃冰,不知道会不会被他人染指。
2010/12/31
【转帖】什么是“记忆合金”?
2009/07/21
【分享】一切皆量子
2011/04/18
【讨论】新闻联播欧洲首次俘获反物质 数克可摧毁地球——不知是福是祸??
2010/11/19
美首次观察到超导体中重电子形成过程 有助于解释物质为何具有超导性
分享
2012/06/30
【分享】火星地图惊现“神秘建筑”?
2011/06/08
分享一些我对于物理进门的经验和思考
第十七届原创
2024/09/26
易碎塑料的问题
已应助
2024/08/12
离子源配置
已应助
2024/07/01
GB/T50082-2009规范进行电通量测定时采用自动设备间隔时间为10分钟记录数据,但是根据7.2.4.2计算式It-在时间t(min)的电流(A),精确到0.001A,请问初始电流0.04117精确到到0.041A等于41mA?
讨论
2024/06/29
碳成为钻石的原理是什么
原创
2024/06/29
米思米直线电机模组:1分钟极速选型,工业高效利器,便捷至上
分享
2024/06/19
工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识
分享
2024/05/08
关于化学势和浓度的关系
求助
2024/04/29
用实力证明 - 技术人员能力好坏“我说行就行”的时代过去了?
第十七届原创
2024/10/02
同一个部门的人进门还让登记,宝宝很生气!
第十七届原创
2024/10/03
气象色谱仪显示ALS 故障代码 153是什么情况
求助
2024/09/27
环境空气氮氧化物曲线斜率偏高怎么办
已应助
2024/09/27
出峰时间和分子离子峰一样,二级质谱图不一样是同种物质吗
求助
2024/09/28
玻璃器皿的质保期
求助
2024/09/28
关于CNAS-G001:2024里的条款理解?
求助
2024/09/30
岛津2014色谱TCD检测标气中的氧气和氮气,氧气不出峰怎么处理
求助
2024/09/29
又发错了。
原创
2011/09/25
离国庆还有六天了。
原创
2011/09/24
这版块版规现在还执行的吗?
讨论
2011/09/24
气质联用,怎么没有峰啊?
求助
2011/09/24
红外光谱与拉曼光谱的区别
求助
2011/09/24
有机锡测定时配置四乙基硼酸钠隔绝空气称量怎么操作?
讨论
2011/09/24
近红外与中红外光谱分析的区别
求助
2011/09/24
X射线引起误差的主要原因有哪些。
求助
2011/09/24
品牌合作伙伴
丹纳赫苏州基地 打工人的梦想
岛津
日立科学仪器
珀金埃尔默仪器(上海)有限公司(PerkinElmer)
日本电子株式会社
丹纳赫
安捷伦
赛默飞世尔科技
普析通用
欧波同
天美
天瑞仪器
德国耶拿
海能技术
马尔文帕纳科
磐诺科技
上海仪电科仪
梅特勒托利多
聚光科技
莱伯泰科
盛瀚
多宁生物
丹东百特
科哲
卓立汉光
屹尧科技
华谱科仪
宝德仪器
优莱博
HORIBA
布鲁克核磁
举报帖子
执行举报
点赞用户
好友列表
加载中...
正在为您切换请稍后...