科學家曾製造出4萬億度的高溫,宇宙大爆炸後百萬分之一秒的溫度

天文 科學 宇宙探索 2017-07-15

正物質和反物質的理論表明,通過釋放具有相反電荷正反粒子對的形式,在真空中會不斷產生能量,真空並不像人們傳統認知那樣空無一物,相反裡面充滿了量子漲落,正負粒子在裡面不斷產生又瞬間消失。追溯到20世紀80年代,物理學家阿蘭-古斯提出,處於宇宙真空中的能量場忽然轉化成更高的能態,理論上這樣就導致了時空的膨脹,宇宙從一個原子大小,用極短的時間膨脹到目前宇宙的大小。根據古斯的理論,宇宙目前已經膨脹到現在我們所能勘測到的幾百萬億億倍,數字大的驚人。換句話講,宇宙的真實大小比起我們已知的大小來說,相當於我們已知的大小比之於一個原子的大小!

科學家曾製造出4萬億度的高溫,宇宙大爆炸後百萬分之一秒的溫度

宇宙的劇烈膨脹很好地解釋了宇宙的無垠和平滑,但是為了我們的後代,這個理論必須能解釋宇宙是怎麼形成了我們所處的世界,怎麼形成的星球,星系,星系團,最後又怎麼形成了我們人類。

科學家曾製造出4萬億度的高溫,宇宙大爆炸後百萬分之一秒的溫度

現在科學家們試圖將所有關於宇宙形成的信息整合,雖然在人們看來,那很可能只是一場小爆炸。位於美國紐約市的布魯克海文國家實驗室裡,科學家們朝相反方向射出金原子,並在大約2.5英里長的隧道里加速飛行。

科學家曾製造出4萬億度的高溫,宇宙大爆炸後百萬分之一秒的溫度

但那些原子的速度接近光速時,它們被引入一場劇烈的對撞,反應生成了一個火球,其溫度超過了四萬億攝氏度,比太陽中心溫度高25萬倍,不用擔心如此高的溫度會造成致命影響,那只是一個量子級別的事件,並且存在時間非常短暫,可以說瞬間消失。據科學家們瞭解,此前宇宙中曾出現過如此高溫的物質,那是在宇宙誕生後的百萬分之一秒。

讓科學家感興趣的是,反應中濺出來的亞原子粒子,理論預言一種極熱的夸克漿和膠子會變成我們所知道的粒子。在初期實驗中,這種夸克漿膠子漿體展示出了其最主要的性能,就是極低的粘滯度,或稱潮流動性質,科學家們稱它為完美液體。

為了利用好這種特性,我們再次回到那些傳說中引發宇宙大爆炸的原始能量場,科學家們推測正是那些能量場的一些微小漲落,最終在膨脹中被吹散到很大的尺度上。

在極稠密的夸克膠子漿體混合物中,那些波動會產生壓力波,就像漣漪一樣。隨著宇宙的形成,那些波動在稠密物質中產生了異變。令人驚喜的是,那些原始波動的印記已經被現代人所獲知。

在20世紀60年代,科學家無意間捕捉到了其微弱的信號。貝爾實驗室的研究人員阿諾-彭齊亞斯和羅伯特-威爾森建了一個巨大的角狀天線,但是無論那根天線指向何方,裝置總是可以搜到很多來自電磁波譜中的微波噪音。

那些噪音剛好與多年前的一個預言吻合,那就是宇宙大爆炸以後,宇宙中充滿了極高溫的氣體,它們散射了所有的光。隨著宇宙逐漸降溫,熱氣也散去,光線再一次照射萬物,隨著時間的推移,這些光的光譜特徵也隨之改變。

隨著宇宙的膨脹和冷卻,這些光正變成了彭齊亞斯和威爾森探測到的物質,他們聽到的噪音正是宇宙大爆炸時產生的迴音!

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