百科网

首页 > 文化教育 > 科学探索

科学探索

新研究假设:宇宙发生过两次大爆炸

科学探索万象经验2023-11-17

最近一篇论文提出了一个新的假设,即宇宙的起源可能不是只有一个大爆炸,而是有两个大爆炸,一个是我们熟悉的热大爆炸,另一个是一个暗大爆炸。

我们知道,宇宙中的物质和辐射主要是由热大爆炸产生的,这个过程可以通过原初核合成的证据来验证。原初核合成是指在宇宙早期,当温度高于一兆电子伏特时,光子和重子形成了一个热等离子体,然后在温度降低后,重子结合成了轻元素(如氢、氦和锂)的过程。这个过程可以很好地解释我们观测到的宇宙中轻元素的丰度。

但是,宇宙中还有一种我们不太了解的物质,就是暗物质。暗物质是指那些不与电磁辐射相互作用,或者说不发光的物质,它只能通过引力效应来探测。暗物质占据了宇宙物质总量的大约85%,它对宇宙的结构形成和演化有着重要的影响。但是,暗物质是什么,它是怎么产生的,它有没有和我们熟悉的物质相互作用的可能性,这些都是目前物理学中的未解之谜。

一篇论文提出了一个可能的答案,即暗物质(以及可能的暗辐射)是在一个暗大爆炸中产生的,这个暗大爆炸是由暗物质部分的一个相变引起的。相变是指物质从一种状态转变为另一种状态的过程,比如水从液态变为固态或气态。在这个过程中,物质的能量和熵会发生变化,有时会伴随着一些剧烈的现象,比如泡沫的形成和碰撞。

在这篇论文中,作者假设暗物质部分在宇宙早期处于一个高能量的假真空态,然后在某个时刻发生了一个一级相变,即从一个假真空态跳变到一个真真空态。在这个过程中,暗物质部分的真空能被释放出来,形成了一个热的暗等离子体,这就是暗大爆炸的起点。

暗大爆炸的时间可以在原初核合成之前、之中或之后,只要它不影响我们已知的宇宙历史和观测。作者计算了暗大爆炸的温度范围,发现它必须在可见物质部门的温度高于几千电子伏特时发生,这相当于宇宙年龄小于一个月的时候。在这个温度下,可见物质部门已经形成了中性原子,而不是等离子体,这意味着它和暗物质部分的相互作用会很弱,从而保证了暗大爆炸的隐匿性。