宇宙中或布满看不见的弦组成的“蜘蛛网” 奏出一章弦乐交响曲

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 Emma Chou • 2020-01-03 10:00:58 来源:前瞻网 E2078G2

不可能 说,亲戚当.我 的宇宙充满了数百种几乎不可见的粒子,有很久很久前一天,哪几种粒子形成了一个多多 跨越宇宙的弦的网络,让我为甚想?

这听起来既令人振奋又令人敬畏,但这实际上是对弦理论的五种预测,是亲戚当.我 对万物理论的最佳(但令人懊恼地不全版)尝试。哪几种奇异的,尽管是假设的小粒子被称为轴子,不可能 都还能不能找到它们,那就由于亲戚当.我 每每个人都生活在一个多多 巨大的“轴子宇宙”中。

这名理论的最好之发生于,它不却说我一些物理学家的空想假设,这样 检验的不可能 性。在不久的将来,实际上正在建造的微波望远镜不可能 会检测到这名难以理解的巨大弦网。

不可能 找到了,则“轴子宇宙”将使亲戚当.我 在处理……所有物理现象方面迈出一大步。

弦乐交响曲

首先,亲戚当.我 都还能不能 更好地了解轴子。子由物理学家(很久获得诺贝尔奖得主)弗兰克·威尔泽克(Frank Wilczek)于1978年命名,难能可贵得名,是不可能 它被假定为发生五种对称性破坏而发生。物理学家喜欢对称性,尤其是当一些模式经常出现在数学中时。

有五种对称性称为CP对称性,它表示物质和反物质的坐标相反时其行为应相同。有很久这名对称性似乎难能可贵自然地适合于强核力理论。处理这名现象的五种最好的办法是在宇宙中引入另五种对称性,以“纠正”这名不良行为。有很久,这名新的对称性仅在极高的能量下经常出现。在日常的低能量情況下,这名对称性消失了,并因消失而经常出现来一个多多 新粒子——轴子。

现在,亲戚当.我 都还能不能 转向弦理论,这是亲戚当.我 的尝试(有很久这是亲戚当.我 80多年来的主要尝试),以便在单个理论框架中统一所有自然力,尤其是重力。不可能 多种因素,这被证明是一个多多 有点儿棘手的现象,其中最重要的是,要使弦论发挥作用(换句话说,数学甚至有希望处理),宇宙都还能不能 具有比通常的一个多多 维度更广的空间和一个多多 时间;都还能不能 有额外的空间维度。

当然,肉眼看非要哪几种空间维度。有很久,亲戚当.我 会注意到这名事情。有很久,额外的维度都还能不能 非常小,并以很小的比例卷曲在此人 身上,以至于无法正常地发现它们。

造成这名困难的由于是,亲戚当.我 不选折 哪几种额外的维度是如保自动缩小的,有很久要花费 有10 ^ 80种不可能 的最好的办法可不都还能不能 实现。

有很久哪几种维度排列似乎一个多多 一同点,那却说我轴子的发生,按照弦理论,子轴是围绕一些卷曲维度缠绕并被卡住的颗粒。

更重要的是,弦理论不仅预测五种轴子,却说我数百种不同质量的轴子,包括不可能 在强核力理论预测中经常出现的轴子。

傻傻的弦

有很久,亲戚当.我 有一些质量各异的新型粒子。这太棒了!轴子不是可不都还能不能 组成暗物质吗?暗物质似乎负责给星系提供大累积质量,而普通望远镜却无法探测到它。你说哪几种,这是一个多多 悬而未决的现象。有很久作为暗物质的轴子都还能不能 面对一些具有挑战性的观测测试,一些一些研究人员转而关注轴子家族的较轻一端,探索找到它们的最好的办法。

当哪几种研究人员结速研究哪几种轻量级轴子在早期宇宙中的预期行为时,当.我 发现了一些真正令人称奇的东西。在亲戚当.我 宇宙历史的最早时刻,宇宙经历了相变,将其整个形态学 从奇特的高能情況改变为常规的低能情況。

在其中一个多多 相变(发生在宇宙诞生非要一秒的前一天)中,弦理论的轴子这样 以粒子的形式经常出现。相反,它们看起来就像环和线——五种轻型的、几乎看不见的弦组成的网络,纵横交错在宇宙中。

这名假想的轴子充满了各种各样的轻质轴子弦,除了弦理论外,这样 一些的物理学理论可不都还能不能 预测它。有很久,不可能 亲戚当.我 选折 亲戚当.我 生活在一个多多 “轴子宇宙”中,那将是弦理论的一大福音。

光线的变化

亲戚当.我 如保搜索哪几种轴子弦?模型预测轴子弦的质量很低,有很久光线不需要撞到轴子上并弯曲,不可能 轴子不可能 不需要与一些粒子混合。现在不可能 有数百万条轴子弦在银河系中漂浮,而亲戚当.我 却看非要它。

有很久宇宙又老又大,亲戚当.我 可不都还能不能 利用它来发挥此人 的优势,尤其是当亲戚当.我 认识到宇宙也是背光的前一天。

宇宙微波背景(CMB)是宇宙中最古老的光,在它还是一个多多 婴儿的前一天发出——要花费 316万年。哪几种光不可能 浸透宇宙几十亿年了,穿过宇宙直到它最终撞到了哪几种东西,比如亲戚当.我 的微波望远镜。

一些,当亲戚当.我 观察CMB时,亲戚当.我 看后的是数十亿光年的宇宙。这就像透过一系列蜘蛛网看手电筒的光:不可能 一个多多 穿过宇宙的轴心线网络,亲戚当.我 有不可能 发现它们。

在12月5日发布在arXiv数据库中的一项最新研究中,三位研究人员计算出了五种轴子宇宙对CMB光的影响。当.我 发现,取决于一束光在特定轴子附进通过的最好的办法,该光的偏振方向不可能 会发生偏移。那是不可能 CMB的光(以及所有光)是由电场和磁场波组成的,光的偏振让我是知道们电场的方向-当CMB的光遇到轴子时,这名情況会改变。亲戚当.我 可不都还能不能 通过使信号通过专门的滤波器来测量CMB光的偏振,从而选折 出这名效果。

研究人员发现,一个多多 充满弦的宇宙对CMB的总体影响由于了要花费 1%的极化转移,这正好在亲戚当.我 今天可不都还能不能 检测到的范围之内。有很久,目前正在设计未来的CMB映射器,类似Cosmic Origins Explorer,用于从宇宙背景辐射检测(LiteBIRD)进行B模式极化和膨胀研究的Lite(Light)卫星以及Primordial Inflation Explorer(PIXIE)。哪几种未来的望远镜将都还能不能探测出一个多多 轴子宇宙。一旦哪几种映射器上线,亲戚当.我 要么会发现亲戚当.我 生活在一个多多 轴子宇宙中,要么就会排除弦理论的这名预测。

无论哪种最好的办法,有的是一些都还能不能 处理的现象。

原文出处:https://www.livescience.com/universe-filled-with-axion-strings.html,《The Universe May Be Flooded with a Cobweb Network of Invisible Strings》,作者:Paul Sutter

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