-宇宙弦是否存在 答案可能藏在21厘米氢线中-_光明网

宇宙弦是否存在 答案可能藏在21厘米氢线中
_光明网
微波布景辐射是世界中最陈旧的光,自负爆破之后,穿越了绵长的时间与空间后成为了微波,充盈在整个世界空间里,掩盖了许多不知道的隐秘,世界弦便是其中之一。  近期,来自加拿大麦吉尔大学的研讨人员奥斯卡·赫尔南德斯等在录入全球科学文献预印本的在线数据库arXiv.org上共享了一种观念,即可使用卷积神经网络程序在杂乱的世界微波布景辐射的“噪音”中找寻某一特定世界弦的踪影。但该办法现在实践起来,仍困难重重,因为实际中简直不或许得到满足明晰的世界微波布景数据供该程序“寻找”世界弦。因而,研讨人员将期望寄予于“21厘米氢线的扰动强度丈量”这种新式的勘探办法上。  世界弦终究是什么?为何让许多地理学家、物理学家为之入神不已?“21厘米氢线的扰动强度丈量”怎么为人们找寻世界弦供给新思路?  来源:相变之能量遗址  大爆破理论是现在学界大都学者认同的世界构成理论,也是现代世界学中最有影响力的一种学说。可是,该理论并非完美无瑕。  大爆破理论以为,世界曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,世界在不断地胀大,使物质密度从密到稀地演化,即世界是由一个细密火热的奇点于一次大爆破后胀大构成的。  理论上讲,这种演化在大标准上应是均匀且各向同性的。但现实上,天体高密度聚集成星系、云团等充满在近乎真空的星际间。  实践是查验真理的仅有标准。这种不均匀的世界现实明显急需一种新的解说。是什么导致了恒星、星系等一些损坏世界均匀性的巨大集体构成?有学者便提出了“世界弦”这一概念。他们以为,世界中或许充满着许多的世界弦,凭仗其强壮的引力将周围的物质招引过来,成为恒星、星系诞生的“种子”。只不过以现有的勘探手法没有发现世界弦的踪影。  那么,世界弦终究是什么?  “在答复这个问题之前,我想先提一个咱们相对比较了解的名词:相变。”中国科学技能大学物理学院地理系教授蔡一夫在承受科技日报记者采访时说。  相变在咱们日常日子中举目皆是,例如水冻成冰、铁磁体变成顺磁体等。咱们的世界所阅历的前史便是一个不断发作相变的热胀大前史,在这个进程中有根本粒子的发作,根本粒子凝组成元素,元素终究结合出咱们见到的了解的物质结构。“相变进程伴随着能量开释,而能量开释的一种办法便是前面所说到的构成各个层次的粒子结构。”蔡一夫表明,“世界弦便是世界阅历相变时开释能量构成的一根根与其时的世界标准适当的绳子相同的能量结构。”  当然,能量开释的成果也有其他的形状,如世界墙或许磁单极子。可是从理论上剖析,这样的形状远不如根本粒子、世界弦安稳,会在世界演化后期消失掉。而世界弦反常安稳和巩固,然后有或许在世界中存活下来并留传到现在。因而,即使世界弦是否存在没有取得“实锤”,但仍是招引了国内外许多学者的殷殷目光。  特性:弦细质大光歪曲  虽未曾实在观测到世界弦,但咱们仍能够从理论上推断出世界弦的许多特性。  时任华东理工大学理论物理研讨所所长李新洲曾在20世纪90年代揭露宣布论文指出,世界弦很细,它的横向标准仅为10-29厘米,但质量极大,其线密度约为每厘米1022克,或每光年107太阳质量。  因而世界弦的引力非常可观。而广义相对论指出,引力与时空曲折是等效的。因而,世界弦的周围空间会发作锥形畸变,绕一根世界弦周边转一圈小于360度。这样的畸变把世界弦变成了一个透镜,让处在世界弦后边的天体发射的光子可通过两条或许的途径抵达观测者,因而该天体会被折射成有持平亮度的两个像。  这意味着什么?  近年来,研讨人员发现了成对存在、红移简直持平的星系或类星体。有学者便提出了疑问:这些会不会并非实在的物理现象,而是同一光源因为世界弦的引力透镜效应所构成的双像?虽然现在定论正确与否还未可知,但不得不供认,世界弦的存在为咱们观测到许多奇特的地理现象供给了新的思路。  研讨世界弦的含义不止于此。在蔡一夫看来,一切的世界弦皆可开释出引力波,虽然总量并不大,但物理学家仍是期望能在现在蓬勃开展的引力波地理学中有所打破。再者,假如世界弦恰好在诞生时间带电的话,那么这样的世界弦归于超导弦,会有许多放电现象,就好像咱们看到高压电线在电线暴露时的放电现象相似,或将能解说种种风趣的天体物理效应的来源,如快速射电暴等。  此外,因为世界弦发作得很早,并有或许与世界微波布景辐射发作于同一年代或许更早时期,因而世界微波布景辐射会遭到世界弦的影响。  蔡一夫告知科技日报记者,世界弦周围空间的锥变形本来在停止的状况下很难被发觉,但假如世界微波布景辐射与世界弦发作相对运动,那么这种视点缺失就会导致世界微波布景辐射上发作温度差异。这也是为何许多学者投身于世界微波布景辐射中寻找世界弦踪影的原因。  勘探:21厘米氢线或成主力  可是,也有学者并不看好过度依赖于世界微波布景辐射勘探世界弦的办法。  奥斯卡·赫尔南德斯在文章中说到,现阶段人类制作的微波仪器不行完美,分辨率也有限,这些要素加在一起,会构成必定程度的信息丢掉,但凡依赖于世界微波布景辐射的研讨,皆躲不过这些差错。因而,咱们需求一个逾越世界微波布景辐射的丈量办法,或许“21厘米氢线的扰动强度丈量”将会为咱们供给信息愈加丰厚的图谱。  据蔡一夫介绍,21厘米氢线的扰动强度丈量是一种未来的地理观测手法,现在这一技能还在开展之中。  世界大爆破之后,世界中的质子和电子结组成原子。其时一般的物质中,氢占了绝大大都,但它在电磁谱中根本不会开释或吸收光子,因而,氢简直是隐形的,而世界则是通明的。但氢里仅有的一个电子是个“怪胎”,电子本来有顺、逆时针两个自旋方向,当它的实在自旋在这两个方向上来回变化时,它就会开释或许吸收一个光子,该光子的波长约为21厘米,所以将其辐射线称为21厘米氢线。  蔡一夫指出,早在上世纪40年代,就有科学家从理论上预言了地理观测世界21厘米氢线的存在,并很快被观测所证明。但因为这种信号过于弱小,咱们只能承认这些信号的存在但无法准确丈量巨细和其他性质,现在地理试验还在努力提高丈量技能。  世界胀大导致红移,现在咱们观测到的21厘米氢线的波长也会有所增加。世界中存在密度扰动,即某些区域胀大速度快一些,有些区域慢一些,测得的21厘米氢线的波长会有纤细的不同。由此可反推其时的21厘米氢线阅历了怎样的旅程终究抵达地球。  “假如能完成准确观测,那么发作在世界前期的那些21厘米氢线将会记载其时的世界状况,包含世界弦的影响。”蔡一夫说。  当然,这种丈量办法不仅仅是为了查验世界弦的存在,它也能够协助人们更进一步了解世界在重电离时期以及最早的恒星构成时期的状况,因而是未来地理试验技能急需打破的要害范畴。(于紫月)

Posts Tagged with…

Write a Comment

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注