自从我们的宇宙从一颗拥有无限密度和重量的微小颗粒的爆炸中诞生以来,它一直在像气球一样膨胀着,而且不是以一种稳定的速度——宇宙的扩张始终变得越来越快。但宇宙扩张有多快的问题一直没有定论。
今天宇宙的扩张正在加速,而我们把推动这种加速的力量称为暗能量。科学家们有一种隐藏在心中的怀疑,认为暗能量与被锁入时空的真空状态中的能量存在某种关系。这种能量来自弥漫于宇宙中的所有“量子场”。
在现代量子物理学中,每一种粒子都与自己特定的场联系在一起。即便在真空环境中,这些量子场也拥有与它们关联的基本数量的能量。当我们进行某种极其简单、极其幼稚的计算,以确定这样的真空中由于所有这些量子场的原因而存在多少能量时,我们到头来得到的数值要比我们观察到的暗能量数值高出约120个数量级。
最近,意大利帕多瓦大学的理论物理学家马西莫·切尔多尼奥计算出了可以解释暗能量变化的必需的量子场变化数值。他认为,如果说存在一个作为造成暗能量变化原因的新量子场,那么这意味着宇宙中存在一种新的粒子。
切尔多尼奥计算出的暗能量变化数值需要某种类型的粒子质量,而结果是这种粒子质量与一种已经被预言过的新型粒子——即所谓的轴子(axion)——的质量大致相同。物理学家们创造出这种假想的粒子,是为了解决我们对于强核力的量子理解中所存在的某些问题。
据推测,这种粒子出现在极早期的宇宙中,但在其他力和粒子控制宇宙的方向的时候,它们一直“潜伏”在幕后。而现在轮到轴子上场了……
即便如此,我们也从未探测到轴子,但是如果这些计算是正确的,那就意味着轴子确实存在,并且充斥于宇宙以及它们自己的量子场中。即便我们从未在实验室中看到过这种粒子,它也可能已经在以极为巨大的尺度改变着我们的宇宙。
(《参考消息》11.3)