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標題: 科學家發現宇宙結構生長中的神秘抑制 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2025-1-11 12:03 AM 標題: 科學家發現宇宙結構生長中的神秘抑制

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　　發表在《物理評論快報》上的一項新研究分析了最完整的星系團數據集﹐以測試ΛCDM模型﹐揭示了宇宙中宇宙結構形成的差異﹐暗示了一種新的物理學。
　　ΛCDM模型是描述宇宙演化﹑膨脹和結構的宇宙學標準模型。它包括冷暗物質(CDM)﹑正常物質和輻射﹐以及解釋暗能量的宇宙常數(Λ)。該模型成功地解釋了幾個宇宙學觀測結果﹐包括宇宙的大尺度結構﹑宇宙的加速膨脹和宇宙微波背景(CMB)輻射﹐即大爆炸的餘輝。儘管如此﹐ΛCDM未能解釋宇宙膨脹﹑暗能量和暗物質等現象。最近的觀測﹐如DESI(暗能量測量儀器)的數據﹐表明ΛCDM可能存在異常。
　　研究小組旨在分析這些異常是否可能存在聯繫﹐並可能指向一個特定的新物理模型。該研究團隊的工作背後的動機﹐研究人員說﹕「能夠預測宇宙的任何事情都很酷﹐但特別巧妙的是﹐我們有許多不同的可觀測數據﹐這些數據來自許多調查﹐我們可以使用一個一致有效的理論對其測量結果進行建模。」。
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　　如上所述﹐ΛCDM模型無法解釋基於最近觀測的某些現象。這些包括對宇宙膨脹率(哈勃張力)的直接和間接測量之間的分歧﹐對物質團簇(即結構增長(σ8張力))的直接測量和間接測量的分歧﹐以及最近的DESI數據表明可能存在動態暗能量的證據。研究小組的方法是新的﹐因為他們想看看相同的基礎物理學是否可以解釋這些異常。為了驗證這一假設﹐研究人員將來自多個來源的測量結果結合起來﹐創建了一個全面的數據集。
　　這包括BOSS(重子振蕩光譜測量)DR12數據集﹐其中包含覆蓋不同紅移範圍的北部和南部星系帽﹑LOWZ(低紅移星系)和CMASS(高質量星系)樣本﹐以及與普朗克CMB引力透鏡圖的互相關。在標準ΛCDM模型和動態暗能量模型中﹐對這兩種數據進行了分析以測試DESI的發現。
　　研究人員解釋了他們如何保持所選數據的高準確性。「我們真的試圖為星系樣本選擇一致的定義﹐丟棄了選擇標準中意外錯誤的部分可用數據﹐以犧牲我們的統計約束為代價﹐即使過去的分析使用了這些數據。」此外﹐我們在之前的論文中對CMB透鏡的互相關進行了許多測試﹐以確保沒有明顯的系統學。
　　ΛCDM分析顯示﹐宇宙結構的增長率略低於預測﹐與普朗克的結果存在顯著差異(4.5σ張力)。此外﹐它還證實了物質密度﹑哈勃常數和結構增長的現有值。在動態暗能量分析中﹐研究小組沒有發現動態暗能量的有力證據﹐這表明暗能量的行為類似於宇宙常數。觀察到的結構生長抑制與ΛCDM分析預測的相似。最後﹐哈勃常數的值與普朗克數據一致﹐但與直接的局部測量不一致。
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　　研究人員解釋說﹕「我們發現與早期宇宙和CMB的預期相比﹐晚期宇宙中暗能量影響最為明顯的結構形成﹐至少在BOSS調查中由星系測量的情況下﹐似乎受到了很大的抑制。」「即使我們允許膨脹歷史偏離暗能量的標準宇宙常數形式﹐這也是正確的。」根據該研究團隊的說法﹐被抑制的結構生長是隨機機會的幾率是1/300000﹐這強烈表明數據或新物理學中以未知系統學的形式發生了一些無法解釋的事情。
　　這些發現還為σ8張力提供了迄今為止最有力的證據並表明動態暗能量無法解決它。研究人員解釋說﹕「除了提到的新的觀測技術和系統學測試外﹐如果這個信號倖存下來﹐那麼看看什麼樣的新物理學可以幫助解決與CMB的緊張關係將是一件有趣的事情。」「例如﹐如果非標準暗物質候選者﹐如軸子暗物質或以某種方式與自身或重子相互作用的暗物質﹐能夠解釋信號﹐這將是非常酷的﹐這將改變結構的形成。」。
　　這項研究的結果挑戰了我們對宇宙結構形成的理解﹐更重要的是﹐挑戰了宇宙學中最基本的模型之一。

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