冒泡的宇宙：早期宇宙中以前未知的相变

想想把一锅水煮沸：当温度达到沸点时，水中会形成气泡，随着水的沸腾而破裂和蒸发。这种情况一直持续到不再有水从液体变为蒸汽的相。

这大致是13亿年前大爆炸之后的早期宇宙中发生的事情的想法。

这个想法来自南丹麦大学宇宙学和粒子物理现象学中心的粒子物理学家Martin S. Sloth和斯德哥尔摩北欧理论物理研究所(NORDITA)的Florian Niedermann。Niedermann是Sloth研究小组的博士后。在这篇新的科学文章中，他们为他们的想法提供了更坚实的基础。

许多气泡相互碰撞

“人们必须想象，在早期宇宙的不同地方出现了气泡。他们变得更大，他们开始互相碰撞。最后，出现了碰撞气泡的复杂状态，气泡释放出能量并最终蒸发，“马丁·S·斯洛特说。

他们的冒泡宇宙相变理论的背景是计算所谓的哈勃常数的一个非常有趣的问题;宇宙膨胀速度的值。Sloth和Niedermann认为，冒泡的宇宙在这里发挥了作用。

哈勃常数可以通过分析宇宙背景辐射或测量星系或爆炸恒星远离我们的速度来非常可靠地计算。根据Sloth和Niedermann的说法，这两种方法不仅可靠，而且得到科学认可。问题是这两种方法不会导致相同的哈勃常数。物理学家称这个问题为“哈勃张力”。

我们对早期宇宙的描绘有问题吗?

“在科学中，你必须能够通过使用不同的方法达到相同的结果，所以在这里我们遇到了一个问题。当我们对这两种方法如此有信心时，为什么我们没有得到相同的结果?“Florian Niedermann说。

Sloth和Niedermann相信他们已经找到了一种方法来获得相同的哈勃常数，无论使用哪种方法。这条路径始于相变和冒泡的宇宙，因此早期冒泡的宇宙与“哈勃张力”有关。“如果我们假设这些方法是可靠的 - 我们认为它们是可靠的 - 那么也许这些方法不是问题。也许我们需要看看我们应用这些方法的起点，基础。也许这个基础是错误的。

未知的暗能量

这些方法的基础是所谓的标准模型，它假设在早期宇宙中存在大量的辐射和物质，包括正常和黑暗，并且这些是能量的主要形式。辐射和正常物质被压缩在黑暗，热和致密的等离子体中;大爆炸后前380.000年的宇宙状态。

当你基于标准模型进行计算时，你会得到宇宙膨胀速度的不同结果，从而得出不同的哈勃常数。

但也许一种新的暗能量形式在早期宇宙中发挥作用?Sloth和Niedermann是这么认为的。

如果你引入早期宇宙中一种新形式的暗能量突然开始冒泡并经历相变的想法，计算结果是一致的。在他们的模型中，Sloth和Niedermann在使用两种测量方法时得出相同的哈勃常数。他们称这个想法为新的早期暗能量——NEDE。

从一个阶段到另一个阶段的变化——就像水到蒸汽一样

Sloth和Niedermann认为，这种新的暗能量在宇宙膨胀时经历了相变，不久之后它从密集而炽热的等离子体状态转变为我们今天所知的宇宙。

“这意味着早期宇宙中的暗能量经历了相变，就像水可以在冷冻，液体和蒸汽之间改变相位一样。在这个过程中，能量气泡最终与其他气泡碰撞，并在此过程中释放能量，“尼德曼说。

“它可以持续任何东西，从非常短的时间 - 也许只是两个粒子碰撞所需的时间 - 到300万年。我们不知道，但这是我们正在努力找出的东西，“Sloth补充道。

我们需要新的物理学吗?

因此，相变模型是基于这样一个事实，即宇宙的行为并不像标准模型告诉我们的那样。认为我们对宇宙的基本理解有问题，这听起来有点科学上的疯狂;你可以提出迄今为止未知的力或粒子的存在来解决哈勃张力。

“但如果我们相信观测和计算，我们必须接受我们目前的宇宙模型无法解释数据，然后我们必须改进模型。不是通过丢弃它和它迄今为止的成功，而是通过详细说明它并使其更详细，以便它可以解释新的和更好的数据，“马丁·S·斯洛思说，并补充说，”看来暗能量中的相变是当前标准模型中缺失的元素，以解释宇宙膨胀率的不同测量结果。