暗能量關乎“微不足道”的中子引力

物理學家找到了一種測量中子的引力引數的方法,可能導致人類在空間探索活動中擴充套件到新的領域。透過測量中子的引力引數,人們不僅瞭解了中子的物理特性,而且對暗能量的搜尋提供了線索,科學家正在千方百計地探測未知的暗能量。歐洲的科學家組成了一箇中子引力引數測量的合作團隊,維爾納科技大學組織專案的實施,合作團隊應用了極高靈敏度的重力效應測量技術,在微小的空間測量重力效應十分困難,合作團隊採用了理論概念的引力共振波譜學方法,在實驗室的環境測量了微重力效應。

科學家在法國東南部的格勒諾布林勞爾—郎之萬研究所(ILL)的實驗室確立了限制性的物理引數,在實驗資料的基礎上考慮了新的粒子的可能性,這意味著自然界可能有新的基本力,這與人們已知的四種自然基本力有所不同。根據最新的宇宙觀測結果進行推算,只有大約5%的物質和能量在人們的觀測和認識的範圍之內,其餘95%的物質和能量在人們的觀測和認知的範圍之外,它們是科學家稱之為的“暗物質”和“暗能量”。探索未知世界的奧秘,科學家設想了登陸暗世界“神秘島”的方法,應用了中子的物理特性,透過測量中子微重力的手段去開啟未知世界的大門,在大千世界的神秘島,科學家可能發現新的基本粒子和新的基本力,它們構成了所謂的新物理學的基礎。

暗能量關乎“微不足道”的中子引力

新的技術手段是讓中子緩慢地移動,超冷的中子流在兩塊平行板之間緩慢地流動和彙集,兩塊平行板沒有靜止不動,透過來回震盪或平行板的機械搖擺改變了中子的運動狀態,根據量子力學的基本原理,依賴引力的中子使用了引力賦予的能量。維也納科技大學的哈特穆特·阿貝勒教授解釋說,測量的結果顯示,沒有發現任何偏離了幾乎完美的牛頓萬有引力定律的引數,測量到的耦合強度值比其它測量方式的限度更低,精確度更高。

中子特性或中子的行為僅受重力的影響,科學家相對容易地測量中子的重力效應,在重力效應的研究中,中子幾乎是一種完美的粒子,它們不帶電荷或呈中性,中子幾乎不發生任何的極化現象或不會分解為兩種彼此相反的極性。物理學家拉里薩·奇舟娃、維也納科技大學的斯蒂芬·羅特和約阿希姆·伯格多夫教授、海德堡大學的施密特和慕尼黑科技大學(慕尼黑工業大學)的勞爾等組成了一支國際合作的科學團隊,利用中子特性測量中子的能量,透過中子在兩塊擺動的平行板之間的移動,合作團隊測量了中子的重力效應。

暗能量關乎“微不足道”的中子引力

勞爾—郎之萬研究所(ILL)的物理學家彼得·格亨伯特評價說,建立物理模型是重要的步驟,在非常短的距離內測量重力的相互作用,在實驗室的環境產生了超冷中子,在維也納科技大學的實驗室開發了世界上最精確的測量儀器,這是確保實驗效果的基本條件,在牛頓萬有引力定律的基礎上,科學團隊測量和預測了中子行為微小的偏離。科學家正在苦苦尋找未知的暗能量,根據神秘的暗能量來解釋宇宙正在發生的加速膨脹現象。已知的自然四種基本力不能完全解釋宇宙的加速膨脹,測量中子的能力是其中的一個關鍵因素,科學家可能測定暗能量的大小,更為精準地瞭解暗能量的性質。

阿爾貝特·愛因斯坦曾經隱隱約約地預測了暗能量的存在,他在場方程中設定了宇宙學常數項,這與科學家現在理解的暗能量有令人驚奇的相似之處。愛因斯坦引入了宇宙學常數項,主要的功能是抵抗宇宙的膨脹,而科學家現在理解的暗能量成了推動宇宙膨脹的力量,兩個物理概念有本質的不同。在宇宙演化的大約137億年,愛因斯坦設定的宇宙常數項始終存在,根據現代宇宙學的膨脹模型,暗能量在宇宙早期演化中的作用並不明顯,愛因斯坦只是間接地預測了暗能量的存在。科學合作團隊在非常近的距離完成了重力效應的實驗,利用中子特性探索性地測量暗能量的存在,實驗方法的可行性有待檢驗。合作團隊沒有放棄他們的努力,他們將會改進重力效應的測量方法,尋求精準測量的版本,而精確測量依據了重力共振波譜學的原理。

暗能量關乎“微不足道”的中子引力

(編譯:2021-4-28)