华沙大学物理学院最近提出的宇宙演化当前通胀模型与暗通胀模型的比较。
暗物质和暗能量可能会推动通货膨胀，即大爆炸之后宇宙的指数式扩张。华沙大学物理学家提出的一种新的宇宙学模型，考虑到黑暗的膨胀，是第一个概述宇宙早期历史上主要事件的精确年表。该模型做出了一个惊人的预测：应该有可能探测到在时空创造后仅仅几分之一秒内形成的引力波。
大爆炸后我们对宇宙的演变有什么了解？尽管进行了数十年的广泛研究，但目前的宇宙学模型仍然没有概述事件的精确年表。华沙大学物理学院（UW Physics）的研究人员开发了一种新模型，其中暗物质和暗能量的指数扩展起着关键作用。黑暗的膨胀模型按时间顺序组织宇宙的热历史，并预测我们很快就能够探测到大爆炸后立即形成的原始引力波。
我们今天可以研究的最早的宇宙结构是宇宙微波背景（CMB）辐射。这个电磁遗迹可以追溯到大爆炸后大约380，000年，并且出乎意料地同质，即使在相隔很远的地区，光线也无法在可用的时间内覆盖它们之间的距离。1979年，艾伦·古斯（Alan Guth）提出通货膨胀是对这种均匀性的一个简单解释：同质区域之间目前的巨大距离是如此之大，因为曾经有一个时空极度迅速扩张，仅在几分之一的时间内扩大了十亿亿次。一秒。据说这是由假想的膨胀场和称为膨胀的粒子驱动的。
“通货膨胀的根本问题在于我们并不确切知道它究竟发生的时间和能量水平。通货膨胀可能发生的能量范围很大，超过70个数量级，”Zygmunt Lalak教授解释道。 （UW物理学）。他补充说，“通货膨胀被描述为一个过冷膨胀的时期。但是，为了使宇宙学模型保持一致，在膨胀之后，宇宙应该经历了再加热到非常高的温度，我们不知道这可能发生的时间和时间。就像通货膨胀本身一样，我们正在处理70个数量级的能量。因此，宇宙的热历史还有待描述。“
使用普朗克卫星测量CMB辐射已被用于估计当代宇宙的组成。事实证明，暗能量占所有现存能量/物质的69％，暗物质占26％，普通物质仅占5％。暗物质和普通物质完全没有相互作用，或者它们之间的相互作用很弱，我们才开始注意暗物质对星系和星系团中恒星运动的引力影响。暗能量应该是造成宇宙加速膨胀的一个因素。
“我们的通货膨胀模型与过去提出的通货膨胀模型有很大的不同。我们开始假设，因为今天暗物质和暗能量占宇宙结构的95％，所以这两个因素在Big之后必须立即变得非常重要。 Bang。这就是为什么我们将宇宙的黑暗部分描述为负责通货膨胀过程的原因，“Micha Artymowski博士（UW物理学）解释说，该论文的主要作者发表在宇宙学和天体物理学杂志上。
在华沙大学理论物理学家提出的模型中，通货膨胀是由标量场推动的。该领域的属性意味着通货膨胀不是永久性的，它必须结束：在某个时刻，宇宙的扩张速度将开始放缓而不是加速。在这种转变的时刻，形成了新的相对论粒子，其行为方式与辐射相同。这些粒子中的一些由标准模型描述，而其他粒子可能对应于超出标准模型的理论预测的粒子，例如超对称。
“在我们的模型中，新的粒子是引力的结果，这是一种非常弱的力。粒子的形成过程是无效的，并且在膨胀结束时，膨胀仍然占据宇宙的主导地位，”Olga Czerwinska博士说。在华盛顿大学物理系。
为了重建在宇宙中观察到的辐射优势，inflatons应该迅速失去能量。研究人员提出了两种可能对这一过程负责的物理机制。他们揭示了新模型预测宇宙热历史事件的过程，其准确性远远超过以前。
该模型关于原始引力波的预测特别有趣。引力波是时空本身的振动，它们已被多次检测到。在每种情况下，它们的来源都是一对黑洞或中子星的合并。目前的宇宙学模型预测引力波也应该是通货膨胀的结果。然而，所有的证据都表明，由通货膨胀引起的时空振动现在已经很弱，以至于没有现有的或未来的探测器能够注册它们。当华沙大学的物理学家考虑到宇宙黑暗部分的影响时，对这些预测进行了修订。
“引力波作为辐射失去能量。然而，膨胀必须明显更快地失去它。如果膨胀涉及暗区，引力波的输入成比例增加。这意味着原始引力波的痕迹不像我们原先想象的那么弱！ “ Artymowski博士补充道。
华沙物理学家的估计是乐观的。数据表明原始引力波可以被目前处于设计阶段或正在建设中的天文台检测到，例如Deci-Hertz干涉仪引力波天文台（DECIGO），激光干涉仪空间天线（LISA），欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）和平方公里阵列（SKA）。可以在未来十年内发现第一批事件。对于宇宙学家来说，这将是一次前所未有的发现，为大爆炸后立即发生的引力事件研究铺平了道路 - 这是迄今为止无法研究的时期。
暗通胀模型还有另一个引人入胜的方面：它高度依赖于引力理论。通过将模型的预测与重力观测站收集的数据进行比较，宇宙学家应该能够提供爱因斯坦广义相对论的新证据。如果他们发现差异会怎样？这意味着观测数据提供了关于真实重力特性的第一信息。
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