或许,宇宙大爆炸发生了两次:一次创造了正常物质,稍晚的一次创造了暗物质
majer @ 2023.03.06 , 09:56 下午宇宙大爆炸可能并非是单一事件。宇宙中所有粒子和辐射的出现可能与另一场大爆炸有关,这次大爆炸向我们的宇宙送入了暗物质粒子。而我们或许能够探测到它的痕迹。
在标准宇宙学图景中,早期的宇宙是一个非常奇特的地方。也许在宇宙中发生的最重要的事件是暴涨,它在大爆炸后的早期将我们的宇宙推向了一个极端快速扩张的阶段。
当暴涨结束时,驱动这一事件的奇特量子场衰变,转化为今天仍然存在的粒子和辐射的洪流。
当宇宙刚刚诞生20分钟左右的时候,在我们所称的宇宙大爆炸核合成期间,这些粒子开始组合成第一批质子和中子。也是在同一阶段,另一轮爆炸可能撕开了时空,向我们的宇宙注入了暗物质粒子,而这个看起来非常科幻的理论或许是能够检验的。
宇宙大爆炸核合成理论是现代宇宙学的一个支柱,因为它背后的计算准确地预测了宇宙中氢和氦的实际数量。
然而,尽管我们成功描绘了早期宇宙的图景,我们仍然不理解暗物质,这是宇宙中占据绝大部分质量又神秘而不可见的物质形式。
在宇宙大爆炸模型中的标准预设条件里,生成粒子和辐射的任何过程都必然也创造了暗物质。之后,暗物质就呆在那里,无视其他一切。
但是一组研究人员提出了一个新想法。他们认为暗物质或许和正常物质——不是同源的。
暗物质可能沿着完全独立的轨迹演化。在这种情况下,当暴涨结束时,物质仍然会用自己的粒子和辐射充满整个宇宙。但不包括暗物质。相反,有一些量子场仍然存在,并没有随着暴涨消失。
随着宇宙的扩张和冷却,额外的量子场最终会触发暗物质的形成。
这一思路的优点在于,它将暗物质的演化与普通物质分开,因此宇宙大爆炸核合成可以按照我们目前的理解进行,而暗物质则沿着独立的轨迹演化。
这种方法还打开了探索各种理论模型的新途径,因为现在暗物质有了独立的演化轨迹,更容易在计算中追踪,以观察它如何现实结果的差异。
例如,该团队确定,如果存在所谓的“暗宇宙大爆炸”,那么它必须发生在宇宙诞生后不到一个月的时间内。
他们还发现,暗宇宙大爆炸的出现释放了一种非常独特的强引力波信号,这种信号理应回荡至今。像脉冲星定时阵列等正在进行的实验应该能够探测到这些引力波,如果它们存在的话。
我们仍然不知道是否发生了暗宇宙大爆炸,但这项研究提出了有趣的想法,同时还包含了清晰的验证路径。且让我们拭目以待。
https://www.sciencealert.com/what-if-the-universe-started-with-a-dark-big-bang
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