
暗能量是一种什么能量?解开暗能量之谜的新方法
据美国物理学家组织网(作者:Raphal Cayrol,卢森堡大学):暗能量的背后是什么,是什么将其与阿尔伯特·爱因斯坦引入的宇宙常数联系起来?卢森堡大学的两位物理学家指出了回答这些开放物理学问题的方法。
宇宙有许多奇异的特性,这些特性很难用日常经验来理解。例如,我们所知道的由原子、分子和其他粒子组成的物质,显然只占宇宙能量密度的一小部分。最大的贡献,超过三分之二,来自“暗能量” - 一种假设的能量形式,其背景物理学家仍然感到困惑。
此外,宇宙不仅在稳步膨胀,而且以越来越快的速度膨胀。这两个特征似乎是相互关联的,因为暗能量也被认为是加速膨胀的驱动力。此外,它可以重新统一两个强大的物理思想流派:量子场论和阿尔伯特·爱因斯坦开发的广义相对论。但有一个问题:到目前为止,计算和观察远未匹配。现在,来自卢森堡的两位研究人员在《物理评论快报》发表的一篇论文中展示了解决这个100年历史的谜语的方法。
真空中虚拟粒子的轨迹
“暗能量来自量子场论的公式,”卢森堡大学物理与材料科学系理论固体物理学教授Alexandre Tkatchenko教授解释说。该理论的发展是为了将量子力学和广义相对论结合在一起,它们在基本方面是不相容的。
它的基本特征是:与量子力学相反,该理论不仅将粒子,而且将无物质场视为量子对象。“在这个框架中,许多研究人员将暗能量视为所谓的真空能量的表达,”Tkatchenko说:一个物理量,在生动的图像中,是由成对的粒子及其反粒子 - 如电子和正电子 - 在实际上是空的空间中不断出现引起的。
物理学家将虚拟粒子及其量子场的来来去去称为真空或零点涨落。当粒子对立即再次消失在虚无中时,它们会留下一定的能量。“这种真空能量在广义相对论中也有意义,”卢森堡科学家指出。“它表现在爱因斯坦出于数学原因插入他的方程中的宇宙学常数。
巨大的不匹配
与只能从量子场论公式推导出的暗能量不同,宇宙学常数可以直接通过天体物理实验来确定。哈勃太空望远镜和普朗克太空任务的测量已经为基本物理量提供了接近和可靠的值。
另一方面,基于量子场论的暗能量计算得出的结果对应于宇宙学常数的值,该值高达10120倍数更大——这是一个巨大的差异——尽管在当今盛行的物理学家的世界观中,这两个值应该是相等的。相反,发现的差异被称为“宇宙学常数之谜”。“这无疑是现代科学中最大的不一致之处之一,”亚历山大·特卡琴科说。
非常规的解释方式
他与卢森堡的研究同事迪米特里·费多罗夫(Dimitry Fedorov)博士一起,为这个已经开放了几十年的难题带来了解决方案,又向前迈进了一大步。在他们最近发表的一篇理论论文中,两位卢森堡研究人员提出了对暗能量的新解释。它假设零点波动导致真空的极化率,这既可以测量也可以计算。
“在带有电荷的虚拟粒子对中,它来自这些粒子在其极短存在期间相互施加的电动力,”Tkatchenko解释说。物理学家将此称为自我相互作用,这种粒子中的极化率是对其反应的特征。“它导致可以在新模型的帮助下确定的能量密度,”卢森堡科学家说。
他与他的研究同事费多罗夫一起开发了这个模型,并于2018年首次提出,最初用于描述原子特性,例如固体。由于几何特征很容易通过实验测量,因此极化率也可以通过这些分流来确定。
“我们将这个程序转移到真空中的过程中,”Fedorov解释说。为此,两位研究人员研究了电子和正电子的行为,他们根据量子场论的原理将它们视为场。这些场的波动也可以用平衡几何来表征,其值已经从实验中知道。
“我们将其插入模型的公式中,并以这种方式最终获得了真空极化的强度,”费多罗夫报告说。最后一步是量子力学计算电子和正电子之间自相互作用的能量密度。以这种方式获得的结果与宇宙学常数的测量值非常吻合:这意味着:“暗能量可以追溯到量子场自相互作用的能量密度,”亚历山大·特卡琴科强调说。
一致的值和可验证的预测
“因此,我们的工作提供了一种优雅和非常规的方法来解决宇宙常数之谜,”物理学家总结道。“此外,它提供了一个可验证的预测:即像电子和正电子这样的量子场确实具有很小但始终存在的极化。
卢森堡的两位研究人员说,这一发现也为未来在实验室中检测这种极化的实验指明了方向,他们现在希望将他们的模型应用于其他粒子 - 反粒子对。“我们的概念理念应该适用于任何领域,”Alexandre Tkatchenko强调说。他认为与迪米特里·费多罗夫一起获得的新结果是更好地理解暗能量的第一步,以及它与阿尔伯特·爱因斯坦的宇宙常数的联系。
Tkatchenko确信:“最终,这也将揭示量子场论和一般反应性理论交织在一起的方式,作为观察宇宙及其组成部分的两种方式。
十二星座的能量颜色 十二星座颜色谜团
白羊:热情奔放的红色能量白羊座的能量颜色是红色,这是一种充满热情和能量的颜色。白羊座的人充满自信和勇气。他们喜欢冲锋陷阵,勇往直前。红色使他们精力充沛,充满激情。他们喜欢有权力和控制一切的感觉,在工作和生活中表现出色。然而,红色的能量颜色也很容易导致白羊座的鲁莽和冲动。他们很容易被情绪和冲动所控制,因此他们会做出错误的决定或偏离目标。因此,白羊座需要更冷静和冷静的态度来更好地发挥他们的红色能量。 金牛座:深沉大气的绿色能量金牛座的能量颜色是绿色的,这是一种深沉而大气的颜色。金牛座的人注重稳定和安全,他们喜欢过有规律的生活。绿色使他们具有平静和内向的特点,可以帮助他们保持冷静和理性。然而,绿色能量颜色也有一些缺点。这可能会导致金牛座的人保守和过于谨慎,难以做出决定或改变。在某种程度上,这将限制他们的个人和职业发展。因此,金牛座需要更多的开放和冒险精神来更好地发挥他们的绿色能量。 双子座:明亮活泼的黄色能量双子座的能量颜色是黄色,这是一种明亮而活泼的颜色。双子座的人很有创造力和适应性,他们喜欢接受各种挑战和机会。黄色给了他们乐观和积极的态度,可以帮助他们充满活力地面对生活。然而,黄色的能量颜色也可能导致双子座的人不够专注和容易分散。他们喜欢尝试各种新事物,但他们可能很难坚持下去,也不能成为某一领域的专家。因此,双子座需要更多的关注和耐心来更好地发挥他们的黄色能量。 巨蟹座:柔软温暖的橙色能量癌症的能量颜色是橙色,这是一种柔和而温暖的颜色。癌症患者关注情感和家庭,他们喜欢照顾他人,保持亲密关系。橙色使他们具有温暖和宽容的特点,可以帮助他们创造一个舒适和谐的环境。然而,橙色的能量颜色也可能导致癌症患者情绪化,沉迷于过去。他们很容易受到情感和记忆的影响,很难面对现实和未来。因此,癌症需要更理性和坚强的精神来更好地发挥它们的橙色能量。 狮子座:金色能量的威严和自信狮子座的能量颜色是金色,这是一种威严和自信的颜色。狮子座的人喜欢引人注目,成为焦点。他们注重尊严和权威。金色使他们具有高贵典雅的特点,可以帮助他们展现魅力和力量。然而,金色的能量颜色也可能导致狮子座的人过于自负和自豪。有时他们忽视别人的意见和需求,很难认识到别人的贡献。因此,狮子座需要更多的谦虚和宽容来更好地发挥他们的金色能量。 处女:纯净谨慎的蓝色能量处女座的能量颜色是蓝色,这是一种纯净而谨慎的颜色。处女座的人注重细节和完美,喜欢追求秩序和规律。蓝色使他们具有专注和真诚的特点,可以帮助他们保持目标和信念。然而,蓝色的能量颜色也可能导致处女座的人过于苛刻和挑剔。有时他们对自己和他人过于严格,难以接受变化和缺陷。因此,处女座需要更多的宽容和灵活性来更好地发挥他们的蓝色能量。十二星座的幸运色 天秤座:优雅平衡的粉色能量天秤座的能量颜色是粉红色,这是一种优雅和平衡的颜色。天秤座的人注重审美和谐,他们喜欢平衡和正义。粉红色使他们温柔体贴,可以帮助他们保持关系,建立共识。然而,粉红色的能量颜色也可能导致天秤座的优柔寡断和依赖。他们有时过于担心别人的感受和反应,难以做出决定和独立行动。因此,天秤座需要更多的勇气和自信来充分发挥他们的粉红色能量。 天蝎座:深红色能量的神秘与力量天蝎座的能量颜色是深红色,这是一种神秘而强大的颜色。天蝎座的人充满热情和决心,他们喜欢探索和挑战。深红色使他们具有自尊和自信的特点,可以帮助他们追求自我价值和意义。然而,深红色的能量颜色也可能导致天蝎座过于占有和武断。有时他们过于追求权力和控制,难以信任他人和释放控制。因此,天蝎座需要更多的宽容和信任来充分发挥他们的深红色能量。 射手座:自由乐观的紫色能量射手座的能量颜色是紫色,这是一种自由和乐观的颜色。射手座的人喜欢探索和自由,他们喜欢享受生活,追求理想。紫色使他们具有智慧和洞察力,可以帮助他们理解生活,拓宽视野。然而,紫色的能量颜色也可能导致射手座的人过于放任和不负责任。有时他们过于追求幸福和享受,难以考虑后果和责任。因此,射手座需要更多的责任和成熟来更好地发挥紫色能量。 摩羯座:稳定而严肃的棕色能量摩羯座的能量颜色是棕色,这是一种稳定和严肃的颜色。摩羯座的人注重现实和稳定,他们喜欢追求长期的目标和结果。棕色使他们具有坚持和责任的特点,可以帮助他们实现自己的理想和抱负。然而,棕色的能量颜色也可能导致摩羯座的人过于僵化和保守。有时他们过于追求安全和稳定,难以接受变化和冒险。因此,摩羯座需要更多的灵活性和创造力来更好地发挥他们的棕色能量。 水瓶座:创造力和独立的浅蓝色能量水瓶座的能量颜色是浅蓝色,这是一种创造性和独立的颜色。水瓶座的人注重自由和创造力,他们喜欢不断地探索和实验。浅蓝色给了他们创造力和想象力,帮助他们抓住机遇和挑战。然而,浅蓝色的能量颜色也可能导致水瓶座的人过于冷漠和疏远。有时他们过于追求个人利益和独立,难以建立深厚的人际关系。因此,水瓶座需要更多的关心和沟通,以更好地发挥他们的浅蓝色能量。 双鱼座:梦幻感性的蓝色能量双鱼座的能量颜色是蓝色,这是一种梦幻和情感的颜色。双鱼座的人有丰富的想象力和敏感性。他们喜欢表达自己的感受,理解别人。蓝色使他们具有优雅和非凡的特点,可以帮助他们创造更美好的未来。然而,青色的能量颜色也可能导致双鱼座的人过于不切实际和情绪化。他们有时过于渴望和情绪化,难以面对现实和挑战。因此,双鱼座需要更多的现实和理性来充分发挥他们的青色能量。
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