大爆炸的新模型表明可见的宇宙和不可见的暗物质共同进化

物理学家长期以来一直认为我们的宇宙可能并不局限于我们所看到的。通过观察其他星系上的引力，他们假设了“暗物质”的存在，这对于传统的观察形式来说是不可见的。

东北大学马修斯杰出大学物理学教授PranNath表示，“宇宙95%的区域是黑暗的，肉眼看不见。”

“然而，我们知道黑暗宇宙是通过恒星的引力而存在的，”他说。除了其引力之外，暗物质似乎从未对可见宇宙产生过太大影响。

然而，这些可见域和不可见域之间的关系，尤其是在宇宙最初形成时，仍然是一个悬而未决的问题。

现在，内斯说，越来越多的证据表明，这两个被认为不同的领域实际上是共同进化的。

通过一系列计算机模型，内斯和博士。候选人金正李发现，他们所说的可见区域和隐藏区域很可能在大爆炸后的瞬间共同进化，对宇宙此后的发展产生了深远的影响。

内斯说，曾经有一段时间，一些物理学家有效地取消了这个隐藏的部分，因为我们可以解释可见范围内发生的大部分事情，也就是说，如果我们的模型能够准确地描绘我们周围发生的事情，为什么还要费力去测量没有明显效果的东西?

“问题是，隐性领域对显性领域有什么影响?”内斯问道。“但我们关心什么呢?我们可以解释一切。”

但内斯认为，我们无法解释一切。有些异常现象似乎不符合所谓的宇宙“标准模型”。

内斯说，可见部分和隐藏部分相互隔离是一种误解，这是基于“可见部分和隐藏部分彼此独立演化”的假设。内斯想要推翻这个假设。

在与李合着的《物理评论D》上发表的一篇论文《大爆炸初始条件和自相互作用隐藏暗物质》中，内斯想问他所谓的“更重要的问题：我们如何知道它们是独立进化的”?”

为了检验这个假设，内斯和他的团队在他们的大爆炸模型中“引入了两个扇区之间的一些微弱的相互作用”。这些微弱的相互作用不足以影响粒子加速器实验的结果，“但我们想看看这对整个可见光区域会产生什么影响，”内斯说，“从大宇宙时代开始爆炸到当前时间。”

即使这两个部分之间的相互作用很小，内斯和他的团队发现暗物质对构成我们的可见物质的影响可能会对可观察到的现象产生重大影响。

例如，哈勃膨胀——用最简单的术语来说，星系正在相互远离，因此宇宙正在膨胀——在标准模型的预测和观测到的结果之间存在“相当严重”的差异。内斯的模型部分解释了这种差异。

一个主要变量是大爆炸期间隐藏区域的温度。

我们可以相当肯定，可见光区域在大爆炸时一开始就非常热。内斯说，随着宇宙冷却，“我们看到的是宇宙那个时期的残余。”

但通过研究这两个区域的演变，内斯和他的团队可以对这两种情况进行建模——一个隐藏区域开始时很热，另一个隐藏区域开始时很冷。

他们观察到的结果令人惊讶：尽管模型之间存在显着差异，对早期宇宙的样子有重大影响，但热模型和冷模型都与我们今天可以观察到的可见区域一致。

换句话说，我们目前对可见宇宙的测量不足以确认隐藏区域一开始属于哪一边——热还是冷。

内斯很快指出，这并不是实验的失败，而是数学模型超出了我们当前实验能力的一个例子。

这并不是说隐藏区域的热或冷之间的差异对可见宇宙没有影响，而是我们还没有以足够高的精度进行实验。内斯提到韦伯望远镜是能够进行如此精确观测的下一代工具的一个例子。

所有这些建模工作的最终目标是更好地预测宇宙的状态、宇宙的运作方式以及当我们越来越深入地观察夜空时我们会发现什么。

随着我们的实验变得更加准确，内斯模型中的问题(隐藏区域是热还是冷?)将找到答案，而这些澄清的模型将有助于预测更深层次问题的解决方案。

“这有什么意义?”内斯问道。他说，人类“希望在宇宙中找到自己的位置”。更重要的是，“他们想回答这个问题，为什么会有宇宙?

“我们正在探索这些问题。这是人类的终极追求。”