剑桥科学家检测到宇宙“暗能量”

剑桥大学科学家在意大利亚平宁山深处进行实验时，意外发现，导致宇宙加速的神秘力量—暗能量(Dark Energy)，可能意外地被他们检测到了。

上图：2012 年 8 月 31 日，太阳的日冕物质抛射 (NASA)

暗能量是某種作用於時空結構本身的能量，並且是種均勻的負壓力，會導致時空結構膨脹。

在物理宇宙學中，暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當今對宇宙加速膨脹的觀測結果的解釋中最為流行的一種。在宇宙標準模型中，暗能量佔據宇宙68.3%的質能。

这项由剑桥大学研究人员在《Physical Review D》期刊中发表的新研究报告表示，在意大利进行名为“XENON1T”实验时所发生的一些无法解释的结果，可能是由暗能量造成，而不是该实验原本想探测的暗物质。

科学家构建了一个物理模型来帮助解释这些结果，结果可能来自于太阳的一个强磁场区域产生的暗能量粒子。

我们的眼睛在天空和日常世界中所看到的一切–从微小的卫星到巨大的星系，从蚂蚁到蓝鲸–只占宇宙的不到百分之五。其余的是黑暗的。其中大约27%是暗物质，这是一种将星系和宇宙之网维系在一起的无形力量；而68%是暗能量，是导致宇宙加速膨胀的主因。

上图：银河系附近的 A 型超新星（左下角的亮点）

论文第一作者、剑桥大学卡夫里宇宙学研究所的桑尼-瓦格诺齐博士(Dr. Sunny Vagnozzi)说：”尽管这两种成分都是不可见的，但我们对暗物质了解得更多，因为它的存在早在20世纪20年代就被提出，而暗能量直到1998年才被发现。”像XENON1T这样的大规模实验，通过寻找暗物质’撞击’普通物质的迹象，设计为直接探测暗物质。但是暗能量更难以捉摸。”

为了探测暗能量，科学家们通常寻找引力相互作用：引力拉动物体的方式。而在最大的尺度上，暗能量的引力作用是排斥性的，将事物相互拉开，使宇宙的膨胀加速。

大约一年前，XENON1T实验却出现了一个意想不到的过剩信号，超出预期。而这个信号可能归因于暗能量，而不是实验最初设计用来探测的暗物质。

我们还远远没有完全理解什么是暗能量，但大多数暗能量的物理模型将导致所谓的第五种力量的存在。宇宙中有四种基本力，任何不能用其中一种力解释的东西有时被称为未知的第五力的结果。

我们知道爱因斯坦的引力理论在局部宇宙中运作得非常好。 因此，当涉及到小尺度时，任何与暗能量相关的第五力都是不需要的，必须隐藏或屏蔽，并且只能在爱因斯坦引力理论无法解释宇宙加速度的最大尺度上运行。 为了隐藏第五力，许多暗能量模型都配备了屏蔽机制，可以动态地隐藏第五力。

Vagnozzi和他的同事构建了一个物理模型，使用了一种称为“变色龙筛选”的筛选机制，以表明在太阳的强磁场中产生的暗能量粒子，可以解释XENON1T的过剩。变色龙筛选关闭了非常密集的物体中暗能量粒子的产生，避免了太阳轴子所面临的问题。

研究人员用他们的模型来显示，如果暗能量是在太阳的一个磁场特别强的“转速线”(tachocline)所区域产生，那么探测器会发生什么事情。

但是结果令人惊讶，这种过剩的现象原则上可能是由暗能量造成，而不是暗物质。不过，这项发现还需要更多的实验结果来支撑。如果过剩的确是暗能量所产生，则科学家即将对XENON1T实验进行升级，以及追求类似目标的实验，也意味着在未来十年内有可能直接探测到暗能量。

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参考来源：Cambridge Research News