劍橋大學(xué)科學(xué)家在意大利亞平寧山深處進(jìn)行實驗時，意外發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致宇宙加速的神秘力量—暗能量(Dark Energy)，可能意外地被他們檢測到了。

上圖：2012 年 8 月 31 日，太陽的日冕物質(zhì)拋射 (NASA)

暗能量是某種作用於時空結(jié)構(gòu)本身的能量，並且是種均勻的負(fù)壓力，會導(dǎo)致時空結(jié)構(gòu)膨脹。

在物理宇宙學(xué)中，暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當(dāng)今對宇宙加速膨脹的觀測結(jié)果的解釋中最為流行的一種。在宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型中，暗能量佔據(jù)宇宙68.3%的質(zhì)能。

這項由劍橋大學(xué)研究人員在《Physical Review D》期刊中發(fā)表的新研究報告表示，在意大利進(jìn)行名為“XENON1T”實驗時所發(fā)生的一些無法解釋的結(jié)果，可能是由暗能量造成，而不是該實驗原本想探測的暗物質(zhì)。

科學(xué)家構(gòu)建了一個物理模型來幫助解釋這些結(jié)果，結(jié)果可能來自于太陽的一個強(qiáng)磁場區(qū)域產(chǎn)生的暗能量粒子。

我們的眼睛在天空和日常世界中所看到的一切–從微小的衛(wèi)星到巨大的星系，從螞蟻到藍(lán)鯨–只占宇宙的不到百分之五。其余的是黑暗的。其中大約27%是暗物質(zhì)，這是一種將星系和宇宙之網(wǎng)維系在一起的無形力量；而68%是暗能量，是導(dǎo)致宇宙加速膨脹的主因。

上圖：銀河系附近的 A 型超新星（左下角的亮點）

論文第一作者、劍橋大學(xué)卡夫里宇宙學(xué)研究所的桑尼-瓦格諾齊博士(Dr. Sunny Vagnozzi)說：”盡管這兩種成分都是不可見的，但我們對暗物質(zhì)了解得更多，因為它的存在早在20世紀(jì)20年代就被提出，而暗能量直到1998年才被發(fā)現(xiàn)。”像XENON1T這樣的大規(guī)模實驗，通過尋找暗物質(zhì)’撞擊’普通物質(zhì)的跡象，設(shè)計為直接探測暗物質(zhì)。但是暗能量更難以捉摸?！?/p>

為了探測暗能量，科學(xué)家們通常尋找引力相互作用：引力拉動物體的方式。而在最大的尺度上，暗能量的引力作用是排斥性的，將事物相互拉開，使宇宙的膨脹加速。

大約一年前，XENON1T實驗卻出現(xiàn)了一個意想不到的過剩信號，超出預(yù)期。而這個信號可能歸因于暗能量，而不是實驗最初設(shè)計用來探測的暗物質(zhì)。

我們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有完全理解什么是暗能量，但大多數(shù)暗能量的物理模型將導(dǎo)致所謂的第五種力量的存在。宇宙中有四種基本力，任何不能用其中一種力解釋的東西有時被稱為未知的第五力的結(jié)果。

我們知道愛因斯坦的引力理論在局部宇宙中運(yùn)作得非常好。 因此，當(dāng)涉及到小尺度時，任何與暗能量相關(guān)的第五力都是不需要的，必須隱藏或屏蔽，并且只能在愛因斯坦引力理論無法解釋宇宙加速度的最大尺度上運(yùn)行。 為了隱藏第五力，許多暗能量模型都配備了屏蔽機(jī)制，可以動態(tài)地隱藏第五力。

Vagnozzi和他的同事構(gòu)建了一個物理模型，使用了一種稱為“變色龍篩選”的篩選機(jī)制，以表明在太陽的強(qiáng)磁場中產(chǎn)生的暗能量粒子，可以解釋XENON1T的過剩。變色龍篩選關(guān)閉了非常密集的物體中暗能量粒子的產(chǎn)生，避免了太陽軸子所面臨的問題。

研究人員用他們的模型來顯示，如果暗能量是在太陽的一個磁場特別強(qiáng)的“轉(zhuǎn)速線”(tachocline)所區(qū)域產(chǎn)生，那么探測器會發(fā)生什么事情。

但是結(jié)果令人驚訝，這種過剩的現(xiàn)象原則上可能是由暗能量造成，而不是暗物質(zhì)。不過，這項發(fā)現(xiàn)還需要更多的實驗結(jié)果來支撐。如果過剩的確是暗能量所產(chǎn)生，則科學(xué)家即將對XENON1T實驗進(jìn)行升級，以及追求類似目標(biāo)的實驗，也意味著在未來十年內(nèi)有可能直接探測到暗能量。

參考來源：Cambridge Research News