科学现场调查:物理学家没有发现使宇宙爆炸的粒子的迹象

  最近关于试图寻找一个宇宙早期快速膨胀的理论粒子的尝试毫无进展,对它是否真的存在还有疑问。

  尽管粒子可能比预期的更重,但看起来有点不同,物理学家们真在探讨这个宇宙中最大的谜团之一。

  波兰科学院核物理研究所和苏黎世大学的物理学家于2011年和2012年在日内瓦附近的CERN的大型强子对撞机实验中收集的数据中搜寻到了轻微形式的称为“暴胀”的痕迹。就像它的名字所暗示的那样,“暴胀”是充分膨胀空间的粒子。

  更准确地说,它有助于了解为什么我们需要在第一时间寻找它们。

  当我们仰望天空,测量宇宙微波背景辐射时,我们发现有一个背景是静态的,无论我们用什么方式看,看起来好像都是一样的。

  这种背景辐射或宇宙微波背景辐射是当宇宙形成只有几十万年,而且尚未足够冷却以形成粒子时,存在的光的残余物。随着宇宙的扩大,辐射延伸到微波长度,我们现在仍然可以看到。

  但是考虑到宇宙的尺度,宇宙的一端的光还没有来得及到达另一边,所以所有的光线都是以类似的方式传播出来,这似乎很奇怪。

  波兰科学院的研究员Marcin Chrzaszcz解释说:“当我们观察天空时,在一个方向上可见的深空碎片可能与另一个方向可见的的深空碎片距离很遥远,所以光还没有时间在它们之间传递。因此,在这些区域中发生的任何事情都不会影响到另一个区域。但是无论我们看什么地方,宇宙的遥远区域的温度几乎是一样的!它怎么会变得如此统一呢?”

  1981年,物理学家艾伦·孔思(Alan Guth)提出,如果宇宙在年轻而炎热的历史中,短时间内迅速增长,则背景辐射仍将反映出这种一致性。

  那个快速膨胀的时期肯定会解释我们所看到的,但是这样的力需要一个能量场来推动,所有的能量场都有粒子来携带信息。

  暴胀粒子--一个理论上的粒子,它会在几分之一秒之内将空间推向一个庞大的规模,在它自己的宇宙常数下逐渐扩展得越来越远。

  就像著名的希格斯玻色子一样,暴胀粒子将太过短暂,不能直接观察到。

  事实上,有人认为,希格斯玻色子实际上是伪装的暴胀粒子。

  然而,这是不可能的。

  Chrzaszcz说:“很长一段时间,似乎著名的希格斯玻色子是一个好的候选人,但是在2012年,格斯玻色子终于在欧洲的LHC加速器中被观察到,结果证明它太重了。

  如果希格斯粒子在瞬间引起空间膨胀,那么它的质量就会在背景辐射中留下它的特征。这意味着膨胀可能与希格斯玻色子一样,但是质量较小。

  具有非常相似特征的颗粒,例如微小的幽灵般的中微子,可以转换或“振荡”成不同的形式。

  为了检测这些颗粒交换形式,物理学家将需要注意特定的粒子序列,因为它们在大型强子对撞机中发生碰撞后相互衰变。具体来说,B+介子有时会衰变成K+介子。如果希格斯玻色子振荡成暴胀粒子,那么它就会衰变成一对称为μ介子和反μ介子的基本粒子。

  取决于这种振荡发生的频率,这种B介子衰变的模式会有所不同。

  Chrzaszcz说:“在我们的分析中,我们正在寻找这个参数的99%可能值的衰减,我们没有发现任何东西。因此我们可以非常肯定地说,光暴胀根本不存在。”

  在剩余值的1%中,希格斯玻色子仍然可以被发现振荡到一个暴胀,未来对新数据的分析将会发现或排除。

  还有一种可能性,就是它比预期的要重得多,或者不像物理学家们想象的那样。或者,也许它根本不存在。

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