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宇宙弦是否存在 答案可能藏在21厘米氢线中


发布人:和记娱乐 来源:h88平台官网

2020-01-28 09:19

   

  微波背景辐射是宇宙中最古老的光,自大爆炸之后,穿越了漫长的时间与空间后成为了微波,充盈在整个里,了无数未知的秘密,宇宙弦便是其中之一。

  近期,来自麦吉尔大学的研究人员奥斯卡·赫尔南德斯等在收录全球科学文献预印本的在线数据库分享了一种观点,即可利用卷积神经网络程序在庞杂的宇宙微波背景辐射的“噪音”中找寻某一特定宇宙弦的踪迹。但该方法目前实践起来,仍困难重重,因为现实中几乎不可能得到足够清晰的宇宙微波背景数据供该程序“追踪”宇宙弦。因此,研究人员将希望寄托于“21厘米氢线的扰动强度测量”这种新型的探测方式上。

  大爆炸理论是目前学界多数学者认同的宇宙形成理论,也是现代宇宙学中最有影响力的一种学说。然而,该理论并非完美无瑕。

  实践是检验真理的唯一标准。这种不均匀的宇宙事实显然急需一种新的解释。是什么导致了恒星、星系等一些宇宙均匀性的巨大团体形成?有学者便提出了“宇宙弦”这一概念。他们认为,宇宙中也许着大量的宇宙弦,凭借其强大的引力将周围的物质吸引过来,成为恒星、星系诞生的“种子”。只不过以现有的探测手段尚未发现宇宙弦的踪迹。

  相变在我们日常生活中比比皆是,例如水冻成冰、铁磁体变成顺磁体等。我们的宇宙所经历的历史就是一个不断发生相变的热膨胀历史,在这个过程中有基本粒子的产生,基本粒子凝合成元素,元素最后结合出我们见到的熟悉的物质结构。“相变过程伴随着能量,而能量的一种方式就是前面所提到的形成各个层次的粒子结构。”蔡一夫表示,“宇宙弦就是宇宙经历相变时能量形成的一根根与当时的宇宙尺度相当的绳子一样的能量结构。”

  研究宇宙弦的意义不止于此。在蔡一夫看来,所有的宇宙弦皆可出引力波,尽管总量并不大,但物理学家还是希望能在现在蓬勃发展的引力波天文学中有所突破。再者,如果宇宙弦恰好在诞生时刻带电的话,那么这样的宇宙弦属于超导弦,会有很多放电现象,就如同我们看到高压电线在电线裸露时的放电现象类似,或将能解释种种有趣的物理效应的起源,如快速射电暴等。

  奥斯卡·赫尔南德斯在文章中提到,现阶段人类制造的微波仪器不够完美,分辨率也有限,这些因素加在一起,会造成一定程度的信息丢失,凡是依赖于宇宙微波背景辐射的研究,皆躲不过这些误差。因此,我们需要一个超越宇宙微波背景辐射的测量方式,也许“21厘米氢线的扰动强度测量”将会为我们提供信息更加丰富的图谱。

  宇宙大爆炸之后,宇宙中的质子和电子结合成原子。当时普通的物质中,氢占了绝大多数,但它在电磁谱中基本不会或吸收光子,因此,氢几乎是的,而宇宙则是透明的。但氢里唯一的一个电子是个“怪胎”,电子原本有顺、逆时针两个自旋方向,当它的真实自旋在这两个方向上来回变化时,它就会或者吸收一个光子,该光子的波长约为21厘米,所以将其辐射线厘米氢线。

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