暗能量

　　目前，英国剑桥大学研究人员在《物理评论D》杂志上发表文章称，意大利XENON1T实验中一些无法解释的结果可能是由暗能量引起的，而不是该实验旨在检测的暗物质。 　　他们建立了一个物理模型来帮助解释这些结果，证实该结果可能源自太阳强磁场区域产生的暗能量粒子，尽管还需要未来的实验来证实该解释。研究人员表示，他们的研究可能是直接探测暗能量的重要一步。 　　我们在天空和日常生活中肉眼所能看到的一切，从小型卫星至巨大星系，从蚂蚁至蓝鲸，它们仅占宇宙物质5%，其他物质则是“黑暗”的，大约27%是暗物质——将星系和宇宙网络连接在一起的无形力量，而68%是暗能量，它导致宇宙加速膨胀。 　　该研究报告作者、剑桥大学卡维里宇宙学研究所桑尼·瓦格诺齐博士称，尽管暗物质和暗能量都是看不见的，但我们对暗物质了解得更多，因为早在上世纪20年代就有人提出它的存在，而暗能量直到1998年才被发现，XENON1T等大型实验旨在通过寻找暗物质“碰撞”普通物质的迹象，直接探测暗物质，但暗能量更难捉摸。 　　为了探测暗能量，科学家们通常会寻找引力的相互作用——引力吸引物体的方式，在最大尺度上，暗能量的引力效应是排斥性的，将物体相互拉开，使宇宙加速膨胀。 　　大约一年前，XENON1T实验报道发现了一个意想不到的信号，或者说超出了预期背景。该研究合著作者、意大利弗拉斯卡蒂国家实验室研究员卢卡·维西内利博士称，这类过剩现象通常是偶然的，但偶尔也会导致根本性的发现，我们 探索 了一个模型，在这个模型中，该信号可以归因为暗能量，而不是实验最初设计来检测的暗物质。 　　当时科学家对该实验结果最流行的解释是太阳产生的轴子——一种假设的、极其轻的粒子，然而，该解释未经得起观测验证，因为解释XENON1T信号所需的轴子数量将彻底改变比太阳更大质量恒星的演变进化，这与我们所观测到的现象相冲突。 　　我们还远没有完全理解暗能量是什么，但大多数暗能量的物理模型都能指向所谓的“第五种力”，宇宙中有四种基本力，它们均无法解释这种神秘现象，科学家有时将这种神秘现象称为“第五种力”作用的结果。 　　然而，我们知道爱因斯坦的引力论在局部宇宙中非常有效，因此，任何与暗能量相关的第五种力都是不必要的，必须在小尺度范围下“隐藏”或者“屏蔽”，而且只能在爱因斯坦的引力理论无法解释宇宙加速的大尺度范围下运行。为了隐藏第五种力，许多暗能量模型都配备了所谓的屏蔽机制，动态地隐藏了第五种力。 　　维西内利和研究报告合著作者构建了一个物理模型，该模型使用一种被称为“变色龙筛选”的机制，呈现太阳强磁场产生的暗能量粒子，可以解释XENON1T实验中无法解释的现象。 　　他说：“我们采用变色龙筛选机制屏蔽了超密度天体中产生的暗能量粒子，排除了太阳轴子的可能性，我们能够将密度非常小的局部宇宙和密度非常低的最大规模宇宙进行状况分离。” 　　研究人员利用该实验模型证实，如果暗能量产生于太阳一个特定区域——差旋层（tachocline），探测器就能发现那里的磁场特别强。维西内利说：“令人惊讶的是，这种过剩现象可能是由暗能量而不是暗物质造成的，当一切都像这样结合在一起时，真的很特殊。” 　　同时，研究计算表明，像XENON1T这样旨在探测暗物质的实验，也可以用于探测暗能量，然而该结论需要更多的实验进行验证。维西内利说：“我们首先需要知道这不是偶然的，如果XENON1T实验真的观测到了什么，你会期望在未来的实验中再次看到类似的过量现象，但那将是一个更强的信号。” 　　如果我们观测到的过量现象是由于暗能量所导致的，XENON1T实验将进一步升级完善，以及实现类似研究目标的实验，例如：LUX-Zeplin和PandaX-xT实验，很可能未来十年我们将直接探测到暗能量。（叶倾城）

暗能量---- 导致宇宙加速的神秘力量---- 可能是导致 XENON1T 实验意外结果的原因，该实验位于意大利亚平宁山脉深处。 一项由剑桥大学研究人员领导并发表在《物理评论 d 》杂志上的新研究表明，意大利 XENON1T 实验的一些无法解释的结果可能是由暗能量引起的，而不是实验设计用来探测的暗物质。 他们建立了一个物理模型来帮助解释这个结果，这个结果可能来自于太阳强磁场区域产生的暗能量粒子，尽管未来的实验需要证实这个解释。研究人员说，他们的研究可能是直接探测暗能量的重要一步。 我们在天空和日常生活中所能看到的一切---- 从微小的卫星到巨大的星系，从蚂蚁到蓝鲸---- 只占宇宙的不到5% 。剩下的就是黑暗了。大约27% 是暗物质---- 将星系和宇宙网络连接在一起的不可见力量---- 而68% 是暗能量，它使宇宙以加速的速度膨胀。 该论文的第一作者、剑桥大学卡弗里宇宙学研究所的桑尼 · 瓦格诺齐博士说: “尽管这两种成分都是看不见的，但我们对暗物质的了解要多得多，因为暗物质早在20世纪20年代就被提出，而暗能量直到1998年才被发现。”。“类似 XENON1T 这样的大规模实验已经设计出来，通过寻找暗物质撞击普通物质的迹象，直接探测暗物质，但是暗能量更加难以捉摸。” 为了探测暗能量，科学家们通常会寻找引力的相互作用: 引力牵引物体的方式。在最大的尺度上，暗能量的引力效应是相互排斥的，将物体相互拉开，使得宇宙的膨胀加速。 大约一年前，XENON1T 实验报告了一个意外的信号，或者超过预期的背景。这项研究的合著者、意大利弗拉斯卡蒂国家实验室(Frascati National Laboratories)的研究员卢卡 · 维西内利(Luca Visinelli)博士表示: “这种过度行为通常是侥幸，但偶尔也会导致基础性的发现。”。“我们 探索 了一个模型，在这个模型中，这种信号可以归因于暗能量，而不是这个实验最初设计用来探测的暗物质。” 在那个时候，对于这种过剩最流行的解释是轴子---- 假设的，极轻的粒子---- 在太阳中产生。然而，这种解释与观测结果不符，因为解释 XENON1T 信号所需要的轴子数量将大大改变比太阳重得多的恒星的演化，与我们观测到的结果相冲突。 我们还远远没有完全理解暗能量是什么，但是大多数暗能量的物理模型都会导致所谓的第五种力的存在。宇宙中有四种基本作用力，任何不能用其中一种作用力来解释的东西，有时都被称为未知的第五种作用力的结果。 然而，我们知道爱因斯坦的引力理论在局部宇宙中非常有效。因此，任何与暗能量相关的第五种力都是不必要的，在小尺度下必须被隐藏或屏蔽，并且只能在爱因斯坦的引力理论无法解释宇宙加速度的最大尺度下运作。为了隐藏第五种力，许多暗能量模型都配备了所谓的屏蔽机制，动态地隐藏第五种力。 瓦格诺奇和他的合作者建立了一个物理模型，该模型使用了一种被称为变色龙筛选的筛选机制，来表明太阳强磁场产生的暗能量粒子可以解释 XENON1T 过剩。 瓦格诺兹说: “我们的变色龙筛查关闭了高密度物体中暗能量粒子的产生，避免了太阳轴子所面临的问题。”。“这也使我们能够将局部非常致密的宇宙中发生的事情与最大尺度上发生的事情分离开来，因为那里的密度非常低。” 研究人员利用他们的模型展示了如果暗能量产生于太阳的一个特定区域---- 被称为塔乔克莱群的区域，那里的磁场特别强，探测器中会发生什么。 瓦格诺齐说: “这种过剩原则上可能是由暗能量而不是暗物质引起的，这真是令人惊讶。”。“当事情像那样一拍即合时，真的很特别。” 他们的计算表明，专门用来探测暗物质的 XENON1T 等实验也可以用来探测暗能量。然而，最初的过度仍需要令人信服的证实。维西内利说: “我们首先需要知道，这不仅仅是一次侥幸。”。“如果 XENON1T 真的看到了什么，你可以预期在未来的实验中会再次看到类似的过剩，但这次的信号要强得多。” 如果过剩是暗能量的结果，即将到来的 XENON1T 实验的升级，以及追求类似目标的实验，如 LUX-Zeplin 和 PandaX-xT，意味着它可能在未来十年内直接探测到暗能量。 Story Source: Materials provided by University of Cambridge . The original text of this story is licensed under a Creative Commons License. Note: Content may be edited for style and length. Journal Reference :

恒星生命演化末期经历的超新星爆发，为何可被运用于宇宙 探索 之中 在茫茫宇宙中，存在着各种不同的物质形态：小到宇宙尘埃、大到星系团。虽然，我们人类通过仪器可观测到的宇宙组成部分，仅占据了宇宙物质的极小一部分。但这并不妨碍像恒星这样的星体类型，可以在宇宙的演化中扮演重要角色。随着时间的递进，恒星也会跟随宇宙演化的脚步同步自己的生命进度条，而超新星便是恒星自身演化末期的一个特殊阶段。那么，超新星爆发的机制到底是怎样的，为何它与宇宙膨胀和暗能量存在关联？ 众所周知，宇宙中的所有天体都有其独立的生命演化周期，而身处其中的恒星自然也不会成为例外。恒星的一生会因为不同的属性特征而具有不同的演变方式，而超新星便是恒星这个群体中一部分恒星演化过程中的一个阶段。当恒星失衡坍缩导致中心冷却，足够大的恒星便会发生剧烈爆发，就好比是一颗恒星的“暴死”过程。 相对而言，超新星在星系中较为罕见，比如银河系也大约需要50年左右才会发生一次。而恒星的演化路径很大程度上都与其质量有关，比如我们的太阳便会因为没有足够的质量，而无法最终爆炸成超新星。简单来讲，恒星进入超新星状态必须满足这两个条件之一：要么，从附近邻居积聚物质的恒星，在失控后点燃了核反应；要么，恒星由于没有足够的核燃料，而在自己的引力作用下坍塌。 事实上，对于初始质量和金属丰度不同的恒星而言，它们最终坍缩成的超新星类型也有所不同。而超新星光谱上不同元素的吸收线，则被科学家当作了超新星类型的主要划分依据，比如其中有氢吸收线的II型超新星。此类超新星要求恒星的质量应该处于太阳质量的8到15倍之间，以确保当其燃料耗尽的时候，仍可通过自身的质量和压力促使碳融合。 随着中心重元素的集聚，恒星的结构开始变得像洋葱一样出现了分层，而位置更靠恒星外部的元素，也变得越来越轻。恒星开始内爆的时间点，便始于其核心质量超过钱德拉塞卡极限之时。在这样的反应过程中，由于被高度加热的核心变得太密，以至于恒星的核心将内爆反弹了回来。于是，那些排入太空之中的恒星物质成为了超新星，而该反应过程最后的剩余物体，便是被我们叫做中子星的稠密星体。 简单来说，超新星爆发其实就是部分恒星生命末期会经历的剧烈爆发形式，当此类事件发生的时候，甚至可以照亮超新星所在的整个星系。而在此过程中所散发出的突发性强烈电磁辐射，则可以在该空间中持续数周、乃至数月的时间之后才会消失不见。那么，如此强大的超新星爆发事件，其背后到底蕴藏了怎样的爆发机制？ 我们可以这样具象的来进行能量对比，一颗超新星在爆发期间所产生的辐射量，几乎可以与我们太阳整个生命周期所释放出的总辐射量相媲美。或许你有所不知，即便是初级宇宙射线，其中也有很大一部分都来自于超新星，而在星系引力波的诸多来源中，超新星毫无疑问是其中最强大的一种。 早在20多年前，科学家们就通过对Ia型超新星的研究，了解到我们的宇宙膨胀速度并不是恒定不变的。与此同时，三位获得诺贝尔奖的物理学家，还从宇宙的膨胀正在加速这一现象，提出了暗能量的存在，这是一种至今仍充满神秘感的排斥力形式。 那么，在威力如此强大的超新星爆发背后，到底蕴藏着一种怎样的机制，又会不会与我们地球上的引发爆炸机制类似？钱德拉X射线天文台隶属于NASA（美国国家航天局） ，而新的Ia型超新星残骸图像则由其捕获：红色部分的低能X射线，展示了因为超新星爆炸而不断扩散的碎片；而蓝色高能射线所显示的内容，则是高能电子的壳，也就是所谓的爆炸波。 为了深入了解这些宇宙深空中的超新星爆炸内部到底是如何工作的，科学家们使用了一种被称为DDT（临界爆燃-爆轰过渡）的新模型。从而通过化学火焰的模拟实验结果，以验证模型和结果的正确性，通过这项新的研究，或许可从很大程度上解决之前存在的诸多困惑。当然，研究的结果并没有让我们失望，当实验中由火焰产生的湍流高到一定程度的时候，位于IA型超新星中的DDT便会在此时自动被触发。 简而言之，湍流加剧了反应过程，并导致了超新星爆炸，研究人员将可以驱动火焰自动产生湍流而发生爆炸的条件，定义成了一个关键标准。而且，科学家们已经确定，这样的过程并非热核爆炸特有。比如，空气中的氢气和甲烷在化学系统中，也具有相似的反应机制。你可能很难想象，当我们将其运用到地球上的生产工作时，还可以在提高发电率的同时，改进航天器的推进系统。 为了确定DDT足够全面的信息，科学家们还将在之后的研究中，在不同类型的爆炸场景中应用此次实验中的新模型。虽然，Ia型超新星在亮度这个层面上具有一定的相似性，但其中存在的一些细微差别，则可能对我们的计算产生一些影响。不管是在宇宙距离测算方面的利用，还是暗能量性质的 探索 ，这样的研究工作都会给宇宙学和天体物理学带来特别深远的影响。 而超新星SN SCP-0401的爆发时间，则发生在宇宙发生大爆炸之后的37亿年左右，如此古老的超新星本身就是可靠的宇宙学信息。在之后的时间里，这颗具有遥远特征的Ia型超新星，被科学家们称为“标准蜡烛”，并将其运用到宇宙膨胀速度和神秘暗能量性质的研究之中。不管是暗能量具有怎样的性质、暗能量的变化是否和时间有关，以及暗能量和宇宙膨胀之间存在着怎样的关联，都是促使我们研究超新星SN SCP-0401的源动力。 简而言之，超新星SN SCP-0401的出现，不仅为我们提供了测量超新星的实例，其足够遥远的时间距离，更记录下了这100亿年的宇宙膨胀史。当然，这样的超新星只代表了宇宙 历史 中的某个数据点，倘若要对暗能量在宇宙演化史上发挥的作用进行确认。那么，我们还需要研究出更多甚至比哈勃望远镜还要先进的 探索 仪器，以寻找更多和超新星SN SCP-0401一样古老的遥远天体。

爱因斯坦的相对论，发现了目前人类物理学的极限天体——黑洞，却依旧无法统一宇宙中的全部规则，更重要的是，宇宙的运行规则，和“暗能量”息息相关，而人类对暗能量几乎一无所知。遵循黑洞的“引力”法则：我们生活在银河系中。众所周知，银河系中心有一个超大质量黑洞，而几乎每一个星系中心，都有一个黑洞，黑洞就是星系的运行规则。星系中心的超大质量黑洞，是一种非常有“灵性”的天体，虽然体积较大，但是却没有小型黑洞活跃，绝大多数时间里，超大质量黑洞都处于睡眠状态，不会肆无忌惮的吞噬周围的天体。只有星系内部向超大质量黑洞运送“物质流”时，超大质量黑洞才会苏醒。银河系内部的超大质量黑洞也处于沉睡状态，但是在20亿年后，大麦哲伦星系如何和银河系产生冲撞，超大质量黑洞就会被激活，届时太阳系很有可能被吞噬。星系遵循着黑洞的“引力”法则，但是随着科学家对星系的了解，发现星系内部的质量并不足以维持其体型，此外星系核心区域和外围的旋转速度几乎一样。这意味着星系中，存在着尚未被发现的大质量物质，这些物质无法被看见，不会和其他物质产生反应，唯一的作用就是产生“引力”。黑洞、神秘的暗物质，引导着星系的运动，而在星系之外，宇宙也遵循着特殊的法则！遵循暗能量的“斥力”法则：万有引力告诉我们，只要有质量，就会有引力，但是宇宙中却存在着“异类”——暗能量。暗能量在宇宙诞生之初便已经出现，和暗物质提供的引力不同，暗能量一直为宇宙提供着排斥力，这种排斥力让宇宙不断膨胀，从未停止脚步。暗物质和暗能量，“暗”字代表着人类对其几乎一无所知，两者都隐藏在暗处，默默影响着整个宇宙的未来。暗能量目前稳定提供着排斥力，让宇宙不断加速膨胀。虽然科学家对暗能量一无所知，但是暗能量或许不会轻易改变，这种排斥力会让宇宙的膨胀速度超越光速，越接近宇宙边缘的地带，膨胀速度越快。由于光的传递速度就是光速，如果宇宙外围的膨胀速度大于光速，就意味着人类永远无法观测到外围宇宙，因为所有的光都在以超光速逃离，宇宙外围的奥秘将永远无法被揭开。暗能量就是宇宙的未来，如果暗能量持续提供排斥力，那么宇宙最终会化为虚无；如果暗能量在未来提供引力，那么宇宙将产生“大坍塌”，重新回归一个“奇点”，坍塌速度太快的话，宇宙还有可能被撕裂，分裂成多个“子宇宙”。

按照目前的理论物理认识,真空衰变只是一个不成熟的假设.可以肯定的是,假如真空衰变果真存在,那将是一项顶级的宇宙灾难,而且几乎不可能预警,因为真空衰变的速度也是光速.基于量子场论对真空的认识,真空并非一无所有,相反,它是一种场的基态.这种基态可以激发到能量更高的其他状态,从而产生各种各样的高能粒子.那么现在问题来了,我们的宇宙所处的真空能级是真正的稳定态吗?还是说仅仅是一种有一定寿命的亚稳态?相关的理论有很多,牵涉到的数学工具也十分深奥,但具体到真空衰变是否存在的问题似乎还莫衷一是.即便真空衰变真的存在,触发它应该是非常困难的,其所需的物理条件要远在人类的能力范围之外.证据是宇宙中有众多人类无法创造的极限高能情形（例如超新星爆发、中子星相撞、黑洞吸积等）,但它们都不曾触发真空衰变.所以担心真空衰变这类灾难的发生可谓有些杞人忧天.

美国科幻电视剧《超能英雄》MayaHerrern激动时眼睛流出黑色眼泪，使周围空间产生致命毒素。求助于Mohinder，后期经塞拉的帮助可以控制自己的超能力，最后被AutherPetrelli吸收并消失。AlejandroHerreraMaya的弟弟，免疫Maya流出黑泪时所产生的毒素，也能吸收Maya产生的毒素并拯救别人。最先引导Maya控制情绪，从而抑制黑泪的流出而避免继续伤害他人。(被Sylar用匕首刺死)