早期宇宙中一个以前未知的相变

　　人工智能生成了早期宇宙中碰撞气泡的插图。资料来源：南丹麦大学Birgitte Svennevig

　　据美国物理学家组织网（作者：Birgitte Svennevig, University of Southern Denmark）：想想把一壶水烧开：当温度达到沸点时，水中会形成气泡，随着水的沸腾而破裂并蒸发。这一直持续到不再有水从液体变成蒸汽。

　　这大概是137亿年前大爆炸之后，宇宙早期发生的事情的想法。

　　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马丁·S·斯洛特和斯德哥尔摩北欧理论物理研究所（NORDITA）的弗洛里安·尼德曼。尼德曼是斯洛特研究小组的前博士后。在这篇新的科学文章中，他们为自己的想法提供了更有力的基础。

　　许多气泡相互碰撞

　　马丁·S·斯洛特（Martin S.Sloth）说：“我们必须想象，早期宇宙中的各个地方都出现了气泡。它们变得更大，开始相互碰撞。最终，出现了一种复杂的碰撞气泡状态，释放出能量并最终蒸发。”。

　　他们的气泡宇宙相变理论的背景是一个非常有趣的问题，即计算所谓的哈勃常数；宇宙膨胀速度的数值。斯鲁思和尼德曼认为，冒泡的宇宙在这里发挥了作用。

　　例如，通过分析宇宙背景辐射或测量星系或正在爆炸的恒星离我们的距离有多快，可以非常可靠地计算出哈勃常数。根据斯洛特和尼德曼的说法，这两种方法不仅可靠，而且在科学上也得到了认可。问题是，这两种方法不能得到相同的哈勃常数。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什么问题吗？

　　Florian Niedermann说：“在科学中，你必须能够通过使用不同的方法获得相同的结果，所以我们遇到了一个问题。当我们对这两种方法都如此自信时，为什么不能得到相同的结果呢？”。

　　斯洛特和尼德曼相信，他们已经找到了一种方法，无论使用哪种方法，都可以得到相同的哈勃常数。路径从相变和冒泡宇宙开始，因此早期冒泡宇宙与“哈伯张力”有关。“如果我们假设这些方法是可靠的，并且我们认为它们是可靠的话，那么这些方法可能不是问题。也许我们需要看一看我们应用这些方法的起点和基础。也许这个基础是错误的。”

　　人工智能生成了宇宙中碰撞气泡的图示。资料来源：南丹麦大学Birgitte Svennevig

　　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，无论是正常的还是黑暗的，这些都是能量的主要形式。辐射和正常物质被压缩在一个黑暗、炽热、致密的等离子体中；大爆炸后380.000年的宇宙状态。

　　当你根据标准模型进行计算时，你会得到不同的结果，说明宇宙膨胀的速度，从而得出不同的哈勃常数。

　　但也许一种新形式的暗能量在早期宇宙中发挥了作用？斯鲁思和尼德曼是这样认为的。

　　如果你引入这样的想法，即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，计算结果是一致的。在他们的模型中，斯洛特和尼德曼在使用两种测量方法时得出了相同的哈勃常数。他们把这个想法称为新的早期暗能量NEDE。

　　从一个阶段变为另一个阶段，如水变为蒸汽

　　斯洛特和尼德曼认为，这种新的暗能量在宇宙膨胀时经历了一个相变，在它从稠密而炽热的等离子体状态转变为我们今天所知的宇宙之前不久。尼德曼说：“这意味着早期宇宙中的暗能量经历了相变，就像水可以在冻结、液体和蒸汽之间相变一样。在这个过程中，能量气泡最终与其他气泡碰撞，并释放出能量。”。

　　斯洛特补充道：“这可能会持续很短的时间，也许仅仅是两个粒子碰撞到30万年的时间。我们不知道，但这是我们正在努力寻找的。”。

　　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，即宇宙并不像告诉所告诉我们的那样运行。如果说我们对宇宙的基本理解有问题，这听起来可能有点科学上的疯狂；你可以提出存在迄今未知的力或粒子来解决哈伯张力。

　　“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。不是放弃它及其迄今为止的成功，而是详细阐述它并使其更详细，以便它能够解释新的和更好的数据，”马丁·S·斯洛特补充道，“暗能量的相变似乎是当前标准模型中缺失的元素，用来解释宇宙膨胀率的不同测量。”

　　这一发现发表在《物理学快报B》上。