BICEP2,暴胀暴胀 暴胀理论
对于理论物理界,这次的发现不亚于Higgs。Higgs是已经预料到的,所以没什么文章可做,发现了也就是庆祝一下。这次的BICEP2可是彻底的爆冷门。在毫无预料的情况下,突然掉下一个大蛋糕。新闻媒体上对BICEP2的报道不外乎两个:第一次观测到暴涨产生的原初引力波(其实是间接的啦,引力波改变了微波背景幅射中光的偏振态);第一次提供了暴涨的直接证据。对物理学界,可不仅仅是两个第一次就完事儿了的。这次是个大发现,后面有好戏看。
暴涨理论从1979年被提出以来,已经被太多太多间接证据证实。物理学家塑造了各种暴涨的数学模型,虽然各不相同,但是都必须能够满足一定条件:能够产生微波背景幅射上的“原初扰动”。这些原初扰动是后来星系形成的种子。随着天文学上观测的逐渐精确,可以存活的暴涨模型越来越少,当然,也间接的淘汰了模型背后的理论(比如一些超对称理论)。这次的数据极大的精确了原初扰动的参数,使得很多暴涨的细节得以计算。
比如说,过去,我们只知道暴涨发生在宇宙诞生后不久,但是暴涨的具体能量还不清楚。这次的数据告诉我们,暴涨开始时,宇宙的能量是2.2*10^16GeV.这个能量只比普朗克能量低两个量级。这次是第一次物理学界有幸观察到10^16GeV量级能量下的现象。LHC的能量不过10^3GeV,用加速器是永远达不到这个能量的。这次的数据还给了很多具体的细节,这些细节深深影响着不同的暴涨模型背后的理论基础。
值得一提的是Andrei Linde.他是暴涨模型的提出者之一。也是最先改进了Guth原始模型的人。1982年,他提出一种ChaoticInflation的模型,这次的数据,对Linde的模型很有利。ChaoticInflation很有趣。它预测最初的标量场很大很大,按照Linde的理论,整体宇宙的线度大约是可视宇宙的10^33倍。也就是说,我们的可视宇宙外还有很大很大的空间,而且这些空间里有各种类似我们宇宙的结构,不同的宇宙有着不同的宇宙学常数,当然有些是无法形成星系的。最初引起暴涨的那个标量场并没有消失,在我们的宇宙里就演化成了暗能量。。。真是头疼,这些人怎么那么愿意考虑可视宇宙外面的事情呢?
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