“新宇宙学模型认为 宇宙膨胀与暴胀源自同种机制研究”

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最近，中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院量子光学要点实验室将宇宙目前驱动加速膨胀的物理机构和宇宙初期膨胀的物理机构统一描述为同一个标量场，在空之间曲率为正的封闭空之间描述卫星去年报道的天文观测结果的新宇宙学模型 相关研究成果发表在最新一期《物理评论d》上。

20世纪80年代末，诺贝尔物理学奖获得者温伯格( weinberger )指出宇宙学常数问题是物理学面临的最大危机。 另一方面，量子场论所表示的真空，是因为量子场的能量最低状态的能量密度由于零点能量的存在而变得非常大，无限大。 另一方面的天文观测表明，基于广义相对论的宇宙模型的无物质真空的能量密度(广义相对论中称为宇宙学常数)非常小，可能为零。

到了20世纪90年代末，宇宙学常数问题发生了更加令人困惑的剧变。 从1998年开始，天文学和物理学界确认，宇宙膨胀已从过去的减速膨胀进入现在的加速膨胀阶段。 科学家将与这种重力相反的驱动力总结为非常小的真空能量密度，也就是非零的宇宙学常数，称为暗能量。 但是暗能量到底是什么，一直得不到物理上的解释。 因此，暗能量的物理解释成为宇宙学和粒子物理学面临的最大挑战。 换言之，宇宙学常数引起的几何引力论和量子场论的概念冲突已经成为基础物理学中最大的问题。

包括诺奖获得者詹姆斯·在内的皮尔兹( james peebles )在内，许多科学家利用具有负压特征的标量场来解释暗能量，为了区分普通物质和电磁场而称为精质( quintessence )。 但是，同物质不结合的精质模型无法回避温伯格的no-go定理。 之后，提出了与物质结合的所谓变色龙暗能量的模型。 遗憾的是，在提出变色龙机制几年后，其提出者解释了变色龙no-go定理，推论变色龙模型不能处理宇宙的加速膨胀问题，即宇宙学常数问题。

研究人员指出了变色龙- nogo定理推理的错误，提出了温伯格的Nogo定理也回避了的标量场和物质作用势的对称性缺失模型。 变色龙no-go定理的提出者和后来的实验物理学家认为，解释宇宙的加速膨胀需要很长的路。

该研究指出，标量场负压强，其梯度力驱动宇宙加速膨胀，因此依赖长程力驱动宇宙加速膨胀的观念不正确，表明无论当前宇宙加速膨胀还是宇宙膨胀，都可以用标量场进行描述。 由于标量场受到对称性破缺的相互作用，标量场的自作用势在比较有效的势的极小点的取值起到宇宙学常数的作用。

另外，利用年普朗克卫星观测数据中关于宇宙膨胀势的凹形特征，我们得出了宇宙封闭的结论。 在满足宇宙学参数的约束下，得到了物质诱导标量场产生的第五种力。 第五力的大小和作用范围都与环境的物质密度密切相关。

以目前的宇宙物质密度为例，其作用强度比万有引力大30多个，作用力程度为微米级。 由于力的距离非常短，在现有的天文观测和实验方案中很少观测到，而是收敛于太阳系观测和广义相对论一致的结果。 但是，由于其强度远远大于万有引力，如果科研人员巧妙地设计实验，就有可能检测到第五力。