發布時間:2025-10-27閱讀(1)
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事實上,存在一個我們幾乎無法跨越的固有障礙。我們檢測和分析的最古老的光來自大爆炸的38萬年后:宇宙微波背景(CMB)。僅分析電磁輻射,我們無法獲得比38萬年前更年輕的宇宙的信息。 如果你坐在一個海景房里,隔著玻璃望向大海。雖然你感覺不到風,但可以通過窗戶觀察到海面是平靜的,這時你可以合理地得出結論:風一定是溫和的。現在想象海浪開始變得波濤洶涌,房子里的觀察者知道一定是在某個地方刮起了強風。遠處的風暴會形成可以傳播很遠的強浪,所以大浪的原因可能是遠處的風暴,也有可能是附近有強風。但是,我們仍然可以得出一個普遍的結論,即海上某處的風變得更強了。因此,觀察海浪可以幫助我們了解遠處可能的天氣狀況。
這類似于引力波的情況,我們感覺不到引力波,但了解它的物理原理,我們可以很好地推測可能導致引力波的原因。在某些情況下,我們可以非常確定地知道這一點。現在想象一下,如果海上發生了地震,一段時間后,海嘯襲擊了海岸。如果我們仔細追蹤海浪是如何在不同的地方撞擊海岸,那么我們也可以通過海嘯波來很好地了解地震發生的位置。 目前,我們的技術可以濾除一些背景噪音,但這些背景噪音并非完全無用。回到海上波浪的類比,實際上海面從來沒有完全平靜過,總是有一些小波浪,這就像背景噪音,但這種噪音有時可以揭示風和海洋的本質。引力波也有類似的情況,它也有微弱的背景噪音,為了找到引力波背景,我們需要檢測到這一點。 引力波背景但幸運的是,對我們來說,光不是唯一可以攜帶信息的東西,引力波也可以攜帶信息。引力波背景被認為是在大爆炸的第一秒內形成的,所以如果我們能探測到此時的引力波,它應該像微波背景一樣存在于我們周圍,它可能會告訴我們關于這個重要時代的一些信息。
宇宙如何形成這些原始引力波?首先,我們無法確定這種引力波背景是否真的存在,但科學家認為很可能存在。形成的這種引力波的可能方式是,當組合的電弱力分裂成我們看到的兩個單獨的力時,這時希格斯場轉變為非零最小值并變得巨大。與此同時,基本粒子通過與希格斯勢的相互作用獲得了質量。這種從無質量到有質量的變化可能會產生引力波,如果我們能夠檢測到它,這可能會向我們揭示關于電弱躍遷性質的新物理學。 即使存在這樣一個微妙的信號,找到它也不是一件容易的事。目前的探測器肯定不夠好,但未來的探測器可能就可以找到它。 (www.ws46.com) |
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