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    丹麥英國芬蘭科學家團隊研究發現 宇宙因膨脹產生“上帝粒子”而沒有坍縮
    發布日期:2016-08-04

    文章來源:科技日報 常麗君

      宇宙為何沒有坍縮?由丹麥哥本哈根大學和英國、芬蘭科學家組成的研究團隊在《物理評論快報》上發表論文稱,他們距離找到這一問題的答案更近了一步。研究團隊對標準模型中最后一個未知參數——希格斯場和萬有引力之間的耦合強度做出了限制。這一研究有助科學家修正膨脹模型,使之與我們的宇宙實際情況更加符合。

      按照目前最好的物理學模型,宇宙在大爆炸膨脹之后很快就會坍縮,膨脹持續不超過1秒。而宇宙沒有坍縮,部分原因是在膨脹過程中產生了希格斯玻色子,俗稱“上帝粒子”。以往研究表明,在早期宇宙中,希格斯場可能獲得足夠大的波動來克服能量障礙,使宇宙從標準真空態轉變為負能量真空態,而讓宇宙迅速坍縮。

      研究人員解釋說,希格斯場與萬有引力之間耦合得越強,波動就越大,最終引發關鍵性過渡,轉變成負能量真空態。據他們計算,在膨脹之后,只要耦合強度超過1,就會發生坍縮。2014年,該團隊通過分析膨脹過程中保持穩定性所需的必要條件,推導出一個較低的界限值0.1,結合新結果,將耦合強度限制在0.1—1的范圍,接近其歷史估計值1/6。歷史估值1/6是希格斯-萬有引力零耦合時的數值,但這個值未必正確。

      將希格斯-萬有引力耦合強度的范圍收窄對物理學家具有指導意義,在分析實驗數據時,有助確定更精確的耦合值。比如利用宇宙微波背景輻射和萬有引力波的數據,有望對該值做進一步限定,將希格斯-萬有引力耦合強度與其他參數結合,可以生成沒有轉變到坍縮態的宇宙圖。

      論文第一作者、哥本哈根大學的馬蒂·赫蘭南說,這些參數的結合不僅決定著這種過渡(包括希格斯場與萬有引力耦合)能否發生,而且決定著膨脹的能級,這是靠目前檢測無法嚴格限定的,因此現在還無法定論標準模型是否有問題。將來通過獨立測量,如觀察最初膨脹產生的萬有引力波,可對希格斯-萬有引力耦合和膨脹程度做出更嚴格限定。

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