科學家計算機模擬宇宙大爆炸瞬間的狀態

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美國一支研究小組建立計算機模型,模擬大爆炸之後幾分鐘宇宙處於由亞原子粒子構成的密集「宇宙湯」,溫度高達100億攝氏度。

據英國每日郵報報道,多年以來困擾物理學家的一個重要問題是宇宙大爆炸之後發生了什麼?宇宙如何進化是一個複雜的過程,它涉及到多種不同物理學分支,其中包括:粒子物理學、核子物理學和宇宙論。目前,美國一支研究小組獲得了新的進展,他們建立了一個計算機模型,可以模擬宇宙大爆炸之後幾分鐘發生的情景。

宇宙大爆炸之後的瞬間,宇宙成為由亞原子粒子構成的密集「宇宙湯」,其溫度高達100億攝氏度。伴隨著熾熱的宇宙逐漸膨脹,亞原子粒子發生交互,導致宇宙產生類似「冷卻熱核反應堆」的特徵。

這個反應堆製造較輕的核子,例如:氫、氦、鋰,這些元素存在於現今的宇宙。輕核子形成的數量取決於「宇宙湯」中類似中微子的其它粒子如何彼此發生交互反應。研究報告合著作者、埃文-桃麗絲(Evan Grohs)博士說:「中微子是非常有趣的,它們是宇宙中數量第二最多的微粒,僅次於光子,我們需要更多地了解中微子。通過對比我們的模擬計算和宇宙觀測數據,例如:氘的數量,我們使用『爆發』計算機代碼測量關於中微子的理論,以及其它人們了解甚少的微粒。」

在地球實驗室很難測試這些理論,因此我們的研究提供了一個窗口,有助於洞悉不可接近的物理區域。該模型模擬了宇宙大爆炸之後幾分鐘的宇宙進化,呈現了中微子、核子和其它粒子對於塑形早期宇宙的重要角色。美國物理學家馬克-帕里斯(Mark Paris)說:「這將開啟一個新的途徑調查分析當前的宇宙謎團,其中包括可見物質的屬性和起源,以及更多神秘暗物質和暗輻射的性質。這項研究工作對於核子數量是非常重要的,將對核能、安全和安保領域具有建設性意義。」(悠悠/編譯)

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