大爆炸第一微秒发生了什么?大爆炸第一微秒内产生唯一存在的物质

【菜科解读】
哥本哈根大学的研究人员调查了在大爆炸的第一微秒内,一种特殊的等离子体——有史以来存在的第一种物质——发生了什么。
大约 140 亿年前,我们的宇宙从更热、更稠密变成了急剧膨胀——科学家们将这一过程命名为“大爆炸”。
虽然我们知道这种快速膨胀创造了我们今天所知的粒子、原子、恒星、星系和生命,但是关于这一切如何发生的,我们还是不知道。
现在,哥本哈根大学的研究人员进行的一项新研究揭示了:这一切是怎样开始的。
存在于大爆炸第一微秒内的物质
“我们研究了一种叫做夸克胶子等离子体的物质,它是唯一存在于大爆炸第一微秒内的物质。
我们的研究结果告诉我们一个独特故事——关于等离子体如何在宇宙早期演化。
”哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所副教授 You Zhou 解释说。
“首先,宇宙的热膨胀把由夸克和胶子组成的等离子体分开了。
然后夸克碎片重组为所谓的强子。
具有三个夸克的强子产生质子,它是原子核的一部分。
最后,这些核心是构成地球、我们自己和我们周围的宇宙的基石。
”他补充道。
从流畅顺滑到强大的生活基石
夸克-胶子等离子体 (QGP) 出现在大爆炸的前 0.000001 秒,之后由于膨胀而消失。
但是研究人员通过使用欧洲核子研究中心的大型强子对撞机,重现历史上第一件物质并追溯它发生的事情。
“对撞机以几乎就像光速一样极快的速度将等离子体中的离子粉碎在一起。
这使我们能够看到 QGP 如何从它自己的物质进化到原子的核心和生命的基石,”周游说。
“研究人员除了使用大型强子对撞机之外,还开发了一种算法,能够一次分析更多产生的粒子的集体膨胀,这是前所未有的。
他们的结果表明,QGP 曾经是一种流动的液体形式,并且随着时间的推移不断改变其形状,慢慢地将自己与其他物质区分开来。
“研究人员以前一直认为,等离子体是一种气体形式,但我们的分析证实了最新的里程碑测量结果,其中强子对撞机显示 QGP 是流畅的,并且具有像水一样光滑柔软的质地。
我们提供的新细节是等离子体随着时间的推移改变了它的形状,这非常令人惊讶,与我们所知道的任何其他物质以及我们预期的不同。
”周游说。
离宇宙大爆炸的真相又近了一步
他阐述道,即使这看起来像是一个很小的细节,它也使我们更接近解决“大爆炸”的谜题以及宇宙在第一毫秒内如何发展的难题。
“每一项微小的发现都是一块砖,它在逐渐的提高我们发现大爆炸真相的机会。
我们花了大约20年才发现夸克胶子等离子体在变成强子和生命的组成部分之前是流畅的。
我们对等离子体不断变化的行为的新认识,对我们来说是一个重大突破。
”
暗物质的作用是什么,解决大爆炸理论中的不自洽性
宇宙是由什么组成的?你可能会想到星球、尘埃以及广阔无垠的空间。
但是这些只是人类对于宇宙组成所理解的一小部分,我们可以从三个部分来概括宇宙的组成部分:正常物质,暗物质,还有暗能量。
正常物质只占宇宙所有能量的4%,暗物质占26%,而余下的70%左右的宇宙能量则都是暗能量。
虽然暗物质在整体宇宙能量中所占的比重很大,但现在却还不知道它由什么组成,未知大于已知。
正常的物质,包括了中子、质子、电子、中微子以及其他粒子。
而暗物质,只知道它是一种新的、不发光、不在人们现在所理解范畴内的物质。
比起宇宙全景图还要更为神奇,暗物质的作用又是什么呢?二、暗物质的作用暗物质的作用是什么呢?暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性,对结构形成也非常地关键。
暗物质很有可能是一种 或几种粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。
对暗物质 和暗能量的研究是现代宇宙学和粒子物理的主要课题。
简单来说,暗物质就是科学家设想的用来填坑的,填的是许多无法解释的天文现象。
1933年瑞士物理学家弗里茨-兹威基 Fritz Zwichy区别用两种方法来计算后发座宇宙岛团 距离太阳系大约3.2亿光年的质量,一是“根据各宇宙岛运动速度来计算其质量”,二是“根据各宇宙岛内的太阳亮度来计算其质量”。
但前者所得质量是后者的400倍。
为解释这一矛盾,他提出宇宙岛中存在“无法看到的质量”。
而这个质量就是暗物质的质量。
宇宙未解三大谜团,持续引发学界及大众热议
起源谜团起源谜团可以分成宇宙起源谜团以及人类起源谜团。
①关于宇宙起源,如果翻看现在的科学百科,一起来源于爱因斯坦的相对论横空出世,宇宙学得到了前所未有的进展,标准宇宙的模型被提出,宇宙一切的诞生源于138亿年前的大爆炸。
现在有三个强有力的证据,第1个力证是宇宙微波背景辐射,这是宇宙大爆炸的余温,并且现如今已经被科学家准确探测到,所以是确定性证据,第2个则是氦元素的丰度,这是宇宙大爆炸早期,关于粒子怎么形成的一条论断,现在也被证实,第3个则是宇宙膨胀,这是指天文学家哈勃在观察银河系以及其中行星时,他发现这一切都在远离我们,并且距离越远,远离的速度则越快,证明宇宙正在膨胀。
②人类起源谜团这三个证据证明了宇宙始于大爆炸,而生命起源的证据本来还没有找到。
但目前最能让人接受的理论应该是海底热泉口,这发生在距今大约4亿年之前,海底热泉口的氢离子定向移动来为自身提供能量,根据RNA世界假说理论,早期生命依靠的是RNA当作遗传物质,但是关于生命以及人类是怎么演变至今,科学界主流依旧是达尔文进化论,同时结合现在所有的DNA手段,科学家们进一步还原了物种进化的古代。
至于人类本身的起源,现在绝大部分重要依托化石当作证据,以及分子物种学的加持,人类旨在进行更长远研究,目前已知最准确的理论是人类属于灵长类物种,距今6,700万年前就已出现,同时躲过了第5次生命大灭绝。
宇宙浩瀚谜团宇宙又为什么是如此庞大,根据哈勃所观察到的理论,在短时间内宇宙就膨胀到了自身的1030次方倍,在距今4亿年之前暗能量占据了宇宙的主导,同时由于相反的力,它又使得宇宙开始加速膨胀,那么现在宇宙究竟是多大?根据主流观点来看,宇宙是无限大的,并且它在一直长大,而人类现今可观测到的一部分则是极小的宇宙。
地球结构谜团人类对于太阳的了解,本来远远多于对地球内部的了解,毕竟人类对于太阳的观测有很多种,观测的方式也有很多,比如日冕,光波等等,但是对于地球的内部结构,人们用挖也无法确定。
之前写过一篇文章,美国在上世纪只挖到8000多米就放弃了,苏联则是挖到了13,000米,这个孔在学界叫做克拉超声钻孔,但现在如今最深的钻孔也比克拉钻孔多了几十米而已,可是就算是如此深度,和地球半径进行比较,只有1/500而已。
这距离地心还有6000多公里,所以挖的办法是根本行不通的。
但好在地质学方面科学家们利用地震波,通过它在遇到不同中的物质时的变化来猜测地底结构。
现在高中地理教科书上的地质结构,本来就是来源于科学家们利用地震波监测而进行推导。
总结人类在生活以及探索层面有许多未解谜团,但人类也确实已经知道了许多,倘若能够解开更多的未解谜团,地球人或许会发现对于自然和宇宙了解的更少,因此科学技术的提高刻不容缓。