再次證明愛因斯坦正確!新研究支援“宇宙常數”

最近的發現支援了愛因斯坦的觀點,並對“滾動標量場”產生了質疑,後者是一種暗能量的替代理論,認為宇宙加速膨脹會隨時間變化

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科學家說,一項針對宇宙基本常數之一的新研究對一種流行的暗能量理論產生了質疑。

暗能量是賦予宇宙加速膨脹原因的名稱。一種理論預測,一種遍佈空間的、不變的實體,稱為宇宙常數(最初由阿爾伯特·愛因斯坦提出),是暗能量的幕後推手。但一種流行的替代方案,稱為滾動標量場,認為導致暗能量的原因不是常數,而是隨時間變化的。

但如果這是真的,那麼它也應該導致自然界其他基本常數值發生變化。而一項對其中一個常數——質子質量與電子質量之比——的新測量表明,這個常數在過去的時間裡保持了顯著的穩定。


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質子和電子是構成恆星、星系和人類內部原子的兩種基本粒子。最近,一個天文學家團隊使用德國埃費爾斯貝格100米射電望遠鏡觀察了遙遠星系中的酒精分子,發現這些分子原子中的質子和電子的重量與地球上的質子和電子的重量大致相同。

由於他們研究的星系距離地球70億光年,它的光線需要那麼長時間(70億年)才能傳播到地球,因此我們看到的是宇宙年齡一半時的它。(宇宙 據認為大約有137億年的歷史。)觀測結果強烈表明,在過去的70億年中,這個基本常數基本上保持不變。[宇宙大爆炸到現在的10個簡單步驟 ]

基於這一發現,該發現在12月14日出版的《科學》雜誌上詳細介紹,亞利桑那大學天文學家羅傑·湯普森計算瞭如果滾動標量場理論成立,質子與電子質量比隨時間的變化量。他發現預測結果與資料不符。

該結果支援了愛因斯坦宇宙常數的觀點。“基本上,它表明愛因斯坦理論的替代方案真的已經沒有空間了,”湯普森在1月9日於加利福尼亞州長灘舉行的第221屆美國天文學會(AAS)會議的新聞釋出會上說,他在會上介紹了他的工作。“這給這些滾動標量場宇宙學施加了一些非常嚴格的限制。”

然而,宇宙常數理論也不是理想的。根據已知的物理學,常數的預期值是一個大於10的60次方(1後面跟著60個零)的數字,這個數字太大了,無法解釋我們所看到的宇宙。

新的發現也沒有完全否定其他暗能量解釋。

“滾動標量場並沒有死,”湯普森說。相反,“它們可能比最初的模型預期的更復雜。”

這項新研究是大約一週內第二個支援愛因斯坦的研究。另一個專案也在AAS會議上提出,為時空從根本上是平滑的這一觀點提供了支援,正如20世紀初的天才預言的那樣,而不是泡沫狀的。

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Clara Moskowitz is a senior editor at 大眾科學, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大眾科學 for a decade; previously she worked at Space.com. Moskowitz has reported live from rocket launches, space shuttle liftoffs and landings, suborbital spaceflight training, mountaintop observatories, and more. She has a bachelor's degree in astronomy and physics from Wesleyan University and a graduate degree in science communication from the University of California, Santa Cruz.

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