重「時間」粒子能為早期的宇宙解謎

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雖然已經有充分的證據確定宇宙大爆炸確實曾經發生,但是我們對於爆炸後發生了什麼事,卻不是很清楚,雖然如此,但是科學家認為,宇宙早期的「標準鐘」信息中,或許隱藏著答案。

一篇收錄於《宇宙學和天體粒子物理學期刊》的論文中,一個國際研究團隊曾描述這些標準鐘信號如何產生大量粒子,因而在宇宙微波背景(CMB)上留下了痕跡,也就是宇宙大爆炸後的餘光。這些粒子只在宇宙初出時出現了幾分之一秒,這些粒子的形成很大的成因取決於宇宙大爆炸之後的變化。

有趣的是,CMB上的粒子波動可能藏有早期宇宙的「時間戳記」,能讓我們得知某些事件發生的時間。

身為共同作者,香港科技大學的王一說明到:「這些最初的標準鐘,在時間流逝的過程中,於宇宙微波背景上留下了可測得的扭曲,每個扭曲狀態間,都具有各自的獨特性,都代表一個不同的事件背景。」

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探測這些粒子,能夠為宇宙早期在瞬間迅速擴張的時期,提供一些線索。雖然,宇宙膨脹只是一個單純的概念,卻有無數關於宇宙膨脹的理論模型因之而產生,要找到正確的理論模型是個艱難且漫長的過程,但是,這個新方法卻與先前各種膨脹理論有所區別。

科學家打算利用CMB上的變化,來得知宇宙大爆炸後的幾分之一秒間,到底發生了什麼事。先前的研究主要集中於空間上的變化,但是,現在的新方法期望能找到時間上的變化,找到當時凍結於CMB上的各種現象的時間戳記。

另一共同作者陳新剛說:「想像你將電影的一幕一幕隨機疊成一落,若這些鏡頭並無時間標示,你就無法得知每一幕間的順序;到底宇宙是塌縮或是爆炸?如果你不知道電影是往前或是倒著播放,那你也就無從分辨起。」

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宇宙的膨脹是由滿佈在真空中的能量場所引起的,宇宙在大爆炸之後,處於高能量的狀態,大量釋放的能量造成宇宙突然膨賬,這個過程僅持續了10-32秒。

希格斯場(Higgs’ field)是能量場的其中一例,希格斯玻色子則是此能量場的平衡遭受破壞後,所產生的粒子, 其他能量場在宇宙膨脹期間,平衡受到破壞的當下,也產生了大量的粒子。

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儘管,目前的資料無法精確到能據以判斷這些微量的變化,一些像是宇宙泛星系背景成像(BICEP3)之類的實驗,目前正在進行,應該在近期內就可以有技術上的突破,達成探測這些微量變化的目的,藉此,希望能讓科學家能重新修正宇宙膨賬理論,解開大爆炸之後的奧秘。

來源: Iflscience