宇宙早期或有短暫的“二次膨脹”
新提法有助解釋暗物質(zhì)過多問題
新提法認為，宇宙早期可能還發(fā)生過一次較短的二次膨脹，這種假設能解釋現(xiàn)在宇宙中存在的暗物質(zhì)數(shù)量過多問題。
科技日報北京1月18日電 （記者常麗君）目前流行的大爆炸理論認為，宇宙早期擴張呈指數(shù)形式，稱為“膨脹”，整個時空從一個極熱而致密的點向外膨脹，成為一個均勻的、仍在不停擴張的大宇宙。但美國能源部布魯克海文國家實驗室等機構一些科學家認為，宇宙早期可能還有一個較為短暫的二次膨脹時期，這種假設或許能解釋宇宙中現(xiàn)有暗物質(zhì)數(shù)量過多的問題。
暗物質(zhì)不以任何明顯方式與普通物質(zhì)相互作用，科學家通過萬有引力效應估計，暗物質(zhì)占宇宙全部質(zhì)量的1/4，而普通物質(zhì)只占5%。暗物質(zhì)才是宇宙的主要內(nèi)容。一些理論能簡潔地解釋暗物質(zhì)，但卻不被廣泛接受，因為它們預測的暗物質(zhì)數(shù)量比有實驗支持的更多。為了讓理論符合實驗，研究人員給廣泛接受的時空起源事件增加了“二次膨脹”這一步。
按標準宇宙學說，宇宙膨脹始于時間開始后的10-35秒，這種空間的整體暴漲只持續(xù)不到1秒，隨后是一個持續(xù)至今的冷卻期。在幾秒到幾分鐘大致冷卻得差不多時，較輕元素開始形成。論文作者之一、布魯克海文實驗室高能理論小組負責人霍曼·戴伍迪亞索說，在這些重要事件之間，可能還有一次膨脹，它不像第一次爆炸那么劇烈，卻可以“稀釋”暗物質(zhì)，使宇宙中的暗物質(zhì)密度最終成為今天這樣。
研究人員在線發(fā)表在《物理評論快報》上的論文稱，開始時，在一個較小空間里溫度飆升超過10億攝氏度，暗物質(zhì)粒子彼此接觸而湮滅，把能量傳給標準物質(zhì)粒子（如電子、夸克）。隨著宇宙繼續(xù)膨脹變冷，暗物質(zhì)粒子碰撞大大減少，湮滅速度跟不上膨脹速度。在這個點上，大量暗物質(zhì)開始出爐。暗物質(zhì)間的相互作用很弱，自我湮滅在早期溫度下降后就變得效率低下，使其數(shù)量固定下來。暗物質(zhì)間相互作用越弱，最后留下的暗物質(zhì)數(shù)量就越多。
戴伍迪亞索說，這種理論提出了一種簡單模型，能平衡早期宇宙膨脹的短缺，解釋宇宙中現(xiàn)有暗物質(zhì)的數(shù)量過多問題。當然這不同于標準宇宙學，但宇宙可能不受我們認為的標準控制。
