合肥(fei)在(zai)線
合肥(fei)在(zai)線 ? 新聞 ? 合肥(fei)新聞 ? 江(jiang)淮(huai)實(shi)驗(yan)室 ?

体育彩票app

体育彩票app

微(wei)波(bo)背景輻射是宇宙中最古老的(de)光,自(zi)大爆炸之(zhi)後,穿(chuan)越了漫長的(de)時間與空間後成(cheng)為了微(wei)波(bo),充盈(ying)在(zai)整(zheng)個宇宙空間里,掩蓋了無數未知(zhi)的(de)na)孛埽 鈧嫦冶閌瞧渲兄zhi)一。

近期(qi),來自(zi)加拿(na)大麥吉爾(er)大學(xue)的(de)研究(jiu)人員奧(ao)斯卡·赫爾(er)南(nan)德(de)斯等(deng)在(zai)收錄全球科(ke)學(xue)文nan)自(zi)?”鏡de)在(zai)線數據(ju)庫arXiv.org上分享了一種觀(guan)點,即可利(li)用卷積神經網絡(luo)程序在(zai)龐雜的(de)宇宙微(wei)波(bo)背景輻射的(de)“噪(zao)音”中找尋(xun)某一特(te)定宇宙弦的(de)蹤(zong)跡。但該(gai)方法(fa)目前實(shi)踐起來,仍困難重(zhong)重(zhong),因為現實(shi)中幾(ji)乎不可能得到足夠清晰的(de)宇宙微(wei)波(bo)背景數據(ju)供該(gai)程序“追蹤(zong)”宇宙弦。因此,研究(jiu)人員將(jiang)希望寄(ji)托于“21厘(li)米(mi)氫線的(de)擾動強度測量”這種新型(xing)的(de)探測方式上xi)/p>

宇宙弦究(jiu)竟是什麼?為何讓mi)畽  難xue)家、物理學(xue)家為之(zhi)著迷不已?“21厘(li)米(mi)氫線的(de)擾動強度測量”如(ru)何為人們(men)找尋(xun)宇宙弦提供新思路?

起源︰相變之(zhi)能量遺(yi)跡

大爆炸理論(lun)是目前學(xue)界(jie)多數學(xue)者認同的(de)宇宙形成(cheng)理論(lun),也是現代宇宙學(xue)中最有影(ying)響(xiang)力的(de)一種學(xue)說(shuo)。然而,該(gai)理論(lun)並非完美無瑕。

大爆炸理論(lun)認為,宇宙曾有一段從熱到冷的(de)演(yan)化史。在(zai)這個時期(qi)里,宇宙在(zai)不斷(duan)地膨脹,使物質密度從密到稀(xi)地演(yan)化,即宇宙是由(you)一個致密熾(chi)熱的(de)奇點于一huai)未蟊  笈蛘托緯cheng)的(de)。

理論(lun)上講,這種演(yan)化在(zai)大尺度上應是均勻且各向同性的(de)。但事實(shi)上,天體(ti)高密度聚集成(cheng)星系、雲團等(deng)彌(mi)漫在(zai)近乎真空的(de)星際間。

實(shi)踐是檢驗(yan)真理的(de)唯一標(biao)準。這種不均勻的(de)宇宙事實(shi)顯然急需一種新的(de)解(jie)釋(shi)。是什麼導(dao)致了恆星、星系等(deng)一些破壞宇宙均勻性的(de)巨(ju)大團體(ti)形成(cheng)?有學(xue)者便提出了“宇宙弦”這一概念。他們(men)認為,宇宙中也許充斥(chi)著大量的(de)宇宙弦,憑(ping)借其強大的(de)引(yin)力將(jiang)周圍的(de)物質吸引(yin)過來,成(cheng)為恆星、星系誕(dan)生的(de)“種子”。只不過以(yi)現有的(de)探測手段尚未發現宇宙弦的(de)蹤(zong)跡。

那(na)麼,宇宙弦究(jiu)竟是什麼?

“在(zai)回答這個問題(ti)之(zhi)前,我想先提一個大家相對比較熟悉的(de)na)ming)詞(ci)︰相變。”中國科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)大學(xue)物理學(xue)院天文nan)到淌shou)蔡一夫在(zai)接受科(ke)技(ji)日報記者采訪(fang)時說(shuo)。

相變在(zai)我們(men)日常生活(huo)中比比皆是,例(li)如(ru)水凍成(cheng)冰、鐵磁體(ti)變成(cheng)順磁體(ti)等(deng)。我們(men)的(de)宇宙所經歷的(de)歷史就是一個不斷(duan)發生相變的(de)熱膨脹歷史,在(zai)這個過程中有基本粒子的(de)產生,基本粒子凝合成(cheng)元素,元素最後結(jie)合出我們(men)見(jian)到的(de)熟悉的(de)物質結(jie)構。“相變過程伴(ban)隨著能量釋(shi)放,而能量釋(shi)放的(de)一種方式就是前面所提到的(de)形成(cheng)各個層(ceng)次的(de)粒子結(jie)構。”蔡一夫表示,“宇宙弦就是宇宙經歷相變時釋(shi)放能量形成(cheng)的(de)一根根與當時的(de)宇宙尺度相當的(de)繩子you)謊yang)的(de)能量結(jie)構。”

當然,能量釋(shi)放的(de)結(jie)果也有其他的(de)形態,如(ru)宇宙牆jiao)蛘嘰諾? 印5 譴永礪lun)上分析,這樣(yang)的(de)形態遠不如(ru)基本粒子、宇宙弦穩定,會(hui)在(zai)宇宙演(yan)化後期(qi)消失掉。而宇宙弦異常穩定和堅固,從而有可能在(zai)宇宙中存活(huo)下來並遺(yi)留到現在(zai)。因此,即便宇宙弦是否存在(zai)尚未獲得“實(shi)錘”,但還是吸引(yin)了國內外眾多學(xue)者的(de)殷(yin)殷(yin)目kang)狻/p>

特(te)性︰弦細質大光扭曲(qu)

雖未曾真實(shi)觀(guan)測到宇宙弦,但我們(men)仍可以(yi)從理論(lun)上推斷(duan)出宇宙弦的(de)諸多特(te)性。

時任華東理工(gong)大學(xue)理論(lun)物理研究(jiu)所所長李新洲曾在(zai)20世紀90年代公開發表論(lun)文指出,宇宙弦很細,它的(de)橫向尺度僅為10-29厘(li)米(mi),但質量極大,其線密度約為每厘(li)米(mi)1022克(ke),或每kang)餑07太陽質量。

因此宇宙弦的(de)引(yin)力十分可觀(guan)。而廣義相對yue)lun)指出,引(yin)力與時空彎曲(qu)是等(deng)效的(de)。因此,宇宙弦的(de)周圍空間會(hui)產生錐形畸變,繞一根宇宙弦周邊轉一圈小于360度。這樣(yang)的(de)畸變把宇宙弦變成(cheng)了一個透鏡,讓處在(zai)宇宙弦後面的(de)天體(ti)發射的(de)光子可通過兩條可能的(de)路徑到達(da)觀(guan)測者,因此該(gai)天體(ti)會(hui)被折(zhe)射成(cheng)有相等(deng)亮度的(de)兩個像。

這意味著什麼?

近年來,研究(jiu)人員發現了成(cheng)對存在(zai)、紅移(yi)幾(ji)乎相等(deng)的(de)星系或類星體(ti)。有學(xue)者便提出了疑(yi)問︰這些會(hui)不會(hui)並非真實(shi)的(de)物理現象,而是同一光源由(you)于宇宙弦的(de)引(yin)力透鏡效應所形成(cheng)的(de)雙像?ke)淙荒殼敖jie)論(lun)正確與否還未可知(zhi),但不得不承(cheng)認,宇宙弦的(de)存在(zai)為我們(men)觀(guan)測到許多神奇的(de)天文nan)窒筇 ├誦碌de)思路。

研究(jiu)宇宙弦的(de)意義不止于此。在(zai)蔡一夫看來,所有的(de)宇宙弦皆可釋(shi)放出引(yin)力波(bo),盡管總量並不huai)螅  錮硌xue)家還是希望能在(zai)現在(zai)蓬(peng)勃(bo)發展的(de)引(yin)力波(bo)天文學(xue)中有所突破。再者,如(ru)果宇宙弦恰好在(zai)誕(dan)生時刻帶電的(de)話(hua),那(na)麼這樣(yang)的(de)宇宙弦屬于超導(dao)弦,會(hui)有很多放電現象,就如(ru)同我們(men)看到高壓電線在(zai)電線裸露時的(de)放電現象類似,或將(jiang)能解(jie)釋(shi)種種有趣的(de)天體(ti)物理效應的(de)起源,如(ru)快速射電暴等(deng)。

此外,由(you)于宇宙弦產生得很早,並有可能與宇宙微(wei)波(bo)背景輻射產生于同一時代或者更早時期(qi),因此宇宙微(wei)波(bo)背景輻射會(hui)受到宇宙弦的(de)影(ying)響(xiang)。

蔡一夫告(gao)訴科(ke)技(ji)日報記者,宇宙弦周圍空間的(de)錐畸形原本在(zai)靜止的(de)狀(zhuang)態下很難被察覺(jue),但如(ru)果宇宙微(wei)波(bo)背景輻射與宇宙弦發生相對運動,那(na)麼這種角度缺失就會(hui)導(dao)致宇宙微(wei)波(bo)背景輻射上發生溫度差異。這也是為何很多學(xue)者投身于宇宙微(wei)波(bo)背景輻射中追尋(xun)宇宙弦蹤(zong)跡的(de)原因。

探測︰21厘(li)米(mi)氫線或成(cheng)主力

然而,也有學(xue)者並不看好過度依賴于宇宙微(wei)波(bo)背景輻射探測宇宙弦的(de)方法(fa)。

奧(ao)斯卡·赫爾(er)南(nan)德(de)斯在(zai)文章中提到,現階段人類制(zhi)造的(de)微(wei)波(bo)儀器(qi)不夠完美,分辨率也有限,這些因素加在(zai)一起,會(hui)造成(cheng)一定程度的(de)信pan)  ? 彩且覽滌謨鈧嫖wei)波(bo)背景輻射的(de)研究(jiu),皆躲(duo)不過這些誤差。因此,我們(men)需要一個超越宇宙微(wei)波(bo)背景輻射的(de)測量方式,也許“21厘(li)米(mi)氫線的(de)擾動強度測量”將(jiang)會(hui)為我們(men)提供信pan) 臃岣壞de)圖譜。

據(ju)蔡一夫介(jie)紹,21厘(li)米(mi)氫線的(de)擾動強度測量是一種未來的(de)天文觀(guan)測手段,目前這一技(ji)術(shu)還在(zai)發展之(zhi)中。

宇宙大爆炸之(zhi)後,宇宙中的(de)質shou)雍偷繾詠jie)合成(cheng)原子。當時普通的(de)物質中,氫佔了絕(jue)大多數,但它在(zai)電磁譜中基本不會(hui)釋(shi)放或吸收光子,因此,氫幾(ji)乎是隱形的(de),而宇宙則是透gai)韉de)。但氫里唯一的(de)一個電子是個“怪胎”,電子原本有順、逆時針兩個自(zi)旋方向,當它的(de)真實(shi)自(zi)旋在(zai)這兩個方向上來回變化時,它就會(hui)釋(shi)放或者吸收一個光子,該(gai)光子的(de)波(bo)長約為21厘(li)米(mi),所以(yi)將(jiang)其輻射線稱為21厘(li)米(mi)氫線。

蔡一夫指出,早在(zai)上世紀40年代,就有科(ke)學(xue)家從理論(lun)上預言了天文觀(guan)測宇宙21厘(li)米(mi)氫線的(de)存在(zai),並很快被觀(guan)測所證(zheng)實(shi)。但由(you)于這種信號過于微(wei)弱,我們(men)只能確認這些信號的(de)存在(zai)但無法(fa)精確測量大小和其他性質,目前天文實(shi)驗(yan)還在(zai)努力提高測量技(ji)術(shu)。

宇宙膨脹導(dao)致紅移(yi),如(ru)今我們(men)觀(guan)測到的(de)21厘(li)米(mi)氫線的(de)波(bo)長也會(hui)有所增加。宇宙中存在(zai)密度擾動,即某cheng)├蚺蛘退俁瓤煲恍  行├蚵恍  獾玫de)21厘(li)米(mi)氫線的(de)波(bo)長會(hui)有細微(wei)的(de)差別。由(you)此可反推當時的(de)21厘(li)米(mi)氫線經歷了怎樣(yang)的(de)旅程最終到達(da)地球。

“如(ru)果能實(shi)現精確觀(guan)測,那(na)麼發生在(zai)宇宙早期(qi)的(de)那(na)些21厘(li)米(mi)氫線將(jiang)會(hui)記錄當時的(de)宇宙狀(zhuang)態,包括宇宙弦的(de)影(ying)響(xiang)。”蔡一夫說(shuo)。

當然,這種測量方式不僅僅是為了檢驗(yan)宇宙弦的(de)存在(zai),它也可以(yi)幫(bang)助(zhu)人們(men)更進一步了解(jie)宇宙在(zai)重(zhong)電離(li)時期(qi)以(yi)及最早的(de)恆星形成(cheng)時期(qi)的(de)狀(zhuang)態,因此是未來天文實(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)急需突破的(de)關鍵(jian)領(ling)域。(實(shi)習記者 于紫月(yue))

編輯: 婁(lou)倩雲 返回合肥(fei)在(zai)線首(shou)頁
第四屆肥(fei)東冬季旅游“搜(sou)貨計”嘉年華
 
体育彩票app | 下一页