宇宙加速膨脹，可能是未知新粒子「軸子」從中作梗
2019 年 11 月 04 日
我們的宇宙自大爆炸以來一直在膨脹，而近代各項觀測更表明膨脹速度比預期中還要快，一種可能解釋是，宇宙正發生某些事情，從而改變了膨脹速率。最近義大利理論物理學家 Massimo Cerdonio 提出，很可能是一種稱為「軸子」的新粒子從中影響暗能量、暗能量再主導了整個宇宙的變化。
在天文學中，能幫助科學家理解當今宇宙膨脹速率的數字為哈伯常數，目前有很多種方法可以獨立測量出這個數值，比如研究特殊的 Ia 超新星（ Type Ia supernova ），由於這種超新星的峰值光度幾乎一致、視星等隨著距離而改變，因此很方便天文學家藉由測量 Ia 超新星來測量宿主星系與我們的距離、遠離的速率。
1998 年，天文學家更利用觀測 Ia 超新星得到的數據，證實宇宙膨脹速度正在加快，這意味著隨時間演變，其他星系遠離地球的速度也會持續增快。科學家不清楚是什麼原因所致，因此將這股加速的背後推手稱為暗能量（ dark energy ）。
除了利用超新星測量哈伯常數外，天文學家也能透過「宇宙微波背景」輻射來測量宇宙膨脹速度，但兩種計算結果卻出現可觀的誤差值；更奇異的是，這兩種測量方法都非常精準、沒有漏洞。
究竟有什麼神秘的東西躲藏在宇宙中發揮作用，才導致一方測量結果出現偏差？最多人同意的解釋是：某種新粒子正在以我們不了解的方式改變宇宙膨脹率。在現代量子物理學中，每種粒子都與自身特定量子場相關，而科學家懷疑暗能量與貫穿宇宙的各種量子場能量相關，假如暗能量改變了，意味著量子場本身已先改變。
義大利帕多瓦大學理論物理學家 Massimo Cerdonio 利用電腦模擬，計算暗能量變化所需的量子場變化量時，指出如果有新的量子場負責暗能量變化，代表宇宙中有一種新粒子存在，而這種新粒子的質量與目前假想中的軸子（ axion ）非常相像。
也許這種粒子早就存在於宇宙中，假如 Massimo Cerdonio 計算結果正確，說明軸子一直潛伏在宇宙背景中，科學家或許該想辦法往尋找軸子的方向檢測。新論文預印本可以先在《 arXiv 》網站上閱覽。
（首圖來源：pixabay）
原文網址：https://technews.tw/2019/11/04/dark-energy-axion-dark-matter-accelerating-expansion-of-the-universe/
