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主題: 宇宙如何膨胀演化？最新程序模拟宇宙结构形成 作者: peter 於 2016-01-28 09:13:18 == 宇宙如何膨胀演化？最新程序模拟宇宙结构形成 == 宇宙經歷兩次“大爆炸” or 暴漲 ？新理論解釋暗物質含量 http://finance.sina.com/bg/tech/sinacn/20160126/16171404934.html 一名美國物理學家近日發表了一項新理論，提出宇宙在大爆炸之后曾經經歷過第二次的急速暴漲，並認為該理論可以解釋當前宇宙中暗物質的豐度水平 (http://n.sinaimg.cn/tech/transform/20160127/0c60-fxnuvxc2043718.jpg) 宇宙微波背景輻射（CMB）是宇宙大爆炸留下的余暉 (http://n.sinaimg.cn/tech/transform/20160127/P36--fxnvhvu7091048.jpg) 研究組認為，使用大型粒子加速器，如位於瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機（LHC）可以開展對第二次暴漲時期所發生物理機制的探索 新浪科技訊 北京時間1月27日 消息，據英國《每日郵報》報導，暗物質被認為是宇宙中數量最多的物質，然而詭異的是，科學家們卻從未目睹這種神秘物質的真容。但通過暗物質産生的引力效應，科學家們仍然可以估算其在整個宇宙組成中所佔據的比例，然而對於暗物質的具體分佈模式，諸多理論卻都難以給出滿意的解釋。 現在，有一項最新的理論出現，似乎可以完美解釋宇宙中暗物質的含量水平——該理論認為暗物質本身曾經發生過它自己的第二次“大爆炸”，盡管其規模要比第一次的大爆炸小很多。 目前最主流的宇宙成因理論認為我們所在的宇宙形成於一次大爆炸事件。這次創世的大爆炸事件中形成了一個最初的，高溫的宇宙。在這樣一個宇宙中，物質與反物質相互作用並湮滅。 而隨着宇宙進一步膨脹，它的溫度逐漸降低，物質-反物質湮滅的速率隨之下降，因為兩類粒子之間遭遇並發生相互作用的幾率大大降低了。 這就讓宇宙中得以殘存下來一定含量的物質，而假如宇宙誕生之初的湮滅反應持續進行下去，那麼所有的物質都將被消耗殆盡。 霍曼·達沃迪塞（Hooman Davoudiasl）是美國紐約布魯克海文國家實驗室的一名理論物理學家。他提出，在第一次宇宙誕生的大爆炸事件之后，宇宙又經歷了第二次，但持續時間更短的“大爆炸”，在此期間宇宙劇烈膨脹。 目前還不清楚這第二次“大爆炸”是否曾經導致物質-反物質湮滅反應的進一步發生，但該理論的確表明隨着宇宙空間的進一步膨脹，物質有了更多的空間可以移動和擴散。 達沃迪塞博士猜想，這一過程也將暗物質稀釋到了整個宇宙各處。根據先前的理論計算得到的暗物質在宇宙中的含量比實際觀測到的含量更高。而這一最新理論則同樣試圖解釋為何暗物質會呈現出我們所觀測到的含量水平，並在這一方面取得了一定成功。 達沃迪塞博士表示：“這當然不是標準的宇宙模型，但你必須接受的一點就是，宇宙實際上並不一定是按照現有的標準宇宙模型運作的。”不過，他同時表示：“我們並不需要構建一套太過複雜的理論。我們可以證明，一個簡單的模型如何可以實現早期宇宙的短暫暴漲，並能夠對宇宙中暗物質的含量水平作出解釋。”目前一般認為暗物質佔據了整個宇宙中全部物質的大約85%——盡管我們甚至根本沒有辦法看到它們。 天文學家最早是通過星系自轉時表現出的異常情況而發現暗物質存在的。當時天文學家們意識到，星系的真實質量要比我們能夠觀測到的質量大得多，於是猜測必定還 有大量我們看不到的物質存在，並將這些物質稱作“暗物質”。暗物質與電磁波几乎不發生相互反應，因而沒有辦法通過常規觀測手段“看”到它們。然而由於它們與正常物質一樣具有質量，會對周遭其他天體産生引力作用，因此通過這種引力作用的強弱便可以反推出暗物質量的多少。目前物理學家們對於暗物質的本質究竟是什麼還知之甚少，但他們確信在宇宙中，暗物質的量大約是正常物質的至少5倍左右。 然而，很多宇宙學理論難以對暗物質的這一含量水平進行解釋。根據傳統的宇宙學模型，宇宙中暗物質的含量應當還要高得多。達沃迪塞博士表示：“總的來说，關於自然界的那些基本理論往往都是這樣的：它能夠對若幹現象進行比較好的解釋，但總是沒有辦法得到‘正確’的暗物質含量。” “如果你的模型中得到的暗物質含量太少了，那麼或許你可以猜測還存在着其他的暗物質來源。但要是你的模型得到的暗物質數量太多了，那就成了一個問題。”達沃迪塞表示，他相信宇宙所經歷的這第二次暴漲發生在宇宙誕生之后僅僅數秒到數分鐘的時候，“它在規模和強度上都無法和第一次創世的大爆炸事件相比，但它可以解釋暗物質在宇宙中的稀釋和擴散。從這一刻開始，暗物質的含量就已經被基本確定下來了。暗物質與其他物質的相互作用非常微弱，因此在較低的溫度條件下它無法發生顯著的湮滅反應。”另外，在這一階段的急劇暴漲過程中，這些原始的粒子被進一步擴散開去，並形成了今天我們所見宇宙中的密度分佈。 達沃迪塞表示表示，這第二次暴漲階段的動力可能來源於某種目前我們還不甚清楚的物理學機制。他说：“如果這第二次暴漲階段的確存在，那麼驅動它的能量機制應當是能夠利用一些高能加速器進行研究的，如相對論性重離子對撞機或大型強子對撞機。 主題: 回覆： 宇宙經歷兩次“大爆炸”？新理論解釋暗物質含量 作者: peter 於 2016-01-28 23:10:19 MORE
https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=11805 New Theory of Secondary Inflation Expands Options for Avoiding an Excess of Dark Matter 主題: 回覆： 宇宙經歷兩次“大爆炸” or 暴漲 ？新理論解釋暗物質含量 作者: peter 於 2016-01-31 20:26:40 more
主題: 回覆： 宇宙如何膨胀演化？最新程序模拟宇宙结构形成 作者: peter 於 2016-03-10 12:56:31 http://www.cnbeta.com/articles/482173.htm
这种名为“gevolution”的数值模拟程序是由瑞士日内瓦大学的研究人员开发的，将时空的转动与引力波等相关因素均考虑在内。这类模拟程序能够帮助天文学家们以更高的精度研究宇宙如何膨胀，并且科学家们相信有朝一日它将帮助我们揭开神秘的宇宙暗能量之谜。 (http://static.cnbetacdn.com/article/2016/0310/24b05c6e70587f5.jpg) 科学家们宣称，一项基于爱因斯坦广义相对论原理的新手段将可以帮助我们以前所未有的精度对宇宙演化开展研究 (http://static.cnbetacdn.com/article/2016/0310/32bbffc59cbde24.jpg) 示意图：双中子星系统产生的引力波涟漪。研究人员表示，这项全新模拟程序提供了一种新的手段，能够帮助我们对宇宙膨胀和演化开展研究，并在一个全新层面上对相对论进行检验 众所周知，我们所在的宇宙处于加速膨胀的状态，科学家们一直希望能够理解这一反直觉的现象。根据目前的研究意见，一般认为是宇宙中暗能量的存在驱动了宇宙的加速膨胀过程，这类神秘的能量形式占据了整个宇宙总体的70%以上，其余宇宙中剩下的组成部分则包括暗物质以及极少量的常规物质。 先前针对宇宙结构形成的研究主要集中于对牛顿经典引力学说的数值模拟。在这样的模拟程序中，空间本身是静止的，不变的。这种模拟程序在对低速运动物体进行研究时是精确的，然而如果物体的运动速度是高速的，那么其计算精度将会不断下降。更加致命的是，这类模型都没有将暗能量的涨落考虑在内。 针对这样的情况，以瑞士日内瓦大学科学部理论物理系的鲁斯·杜勒(Ruth Durrer)为首的一批研究人员研发了一款最新的程序，能够被用于对宇宙结构形成过程的模拟。 根据爱因斯坦的广义相对论，这款名为“gevolution”的程序能够模拟一个动态，处于不断变化的时空。 研究组对一个立方体形状的空间区域进行了分析，其被划分为600亿个小区域，每个区域中含有一个粒子。随后他们将每一个区域与一个星系的各个部分进行对应。借助设在卢加诺(Lugano)的瑞士超级计算中心的帮助下，这种做法让他们能够观察在不同区域间粒子的运动状况。 根据爱因斯坦的方程，研究组能够计算两个星系之间的距离和时间关系。一旦gevolution得到运算结果，研究组便能够将其与传统的，根据牛顿物理学得到的结果进行比较。 在这一模拟计算过程中，科学家们将首次对衡量时空弹性的参考系拖拽(frame-dragging)以及经由宇宙大尺度结构形成过程中产生的引力波效应的相关参数进行测量。在此之前的所有类似模拟工作中，这两项参数从未被测量过。 研究人员表示，这项全新模拟程序提供了一种新的手段，能够帮助我们对宇宙膨胀和演化开展研究，并在一个全新层面上对相对论进行检验，并且或许有朝一日将帮助人类最终揭开神秘的暗能量之谜 |