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　　文·本報(bào)記者 馬愛(ài)平

　　近日，從中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所獲悉，該所研究員夏俊卿、副研究員李虹、研究員張新民與加拿大麥吉爾大學(xué)博士蔡一夫組成的宇宙學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在宇宙微波背景輻射和早期宇宙研究方面取得了新的進(jìn)展，利用最新的宇宙學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，大爆炸前宇宙或源自收縮時(shí)空，相關(guān)成果發(fā)表在物理國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

　　2014年3月18日，哈佛-史密森天體物理中心稱，南極BICEP2望遠(yuǎn)鏡首次探測(cè)到來(lái)自宇宙大爆炸的原初引力波疑似信號(hào)。當(dāng)代宇宙學(xué)研究表明，宇宙在極早期曾經(jīng)歷過(guò)短暫的劇烈膨脹過(guò)程，稱之為暴漲，而原初引力波正是時(shí)空在這一時(shí)期產(chǎn)生的漣漪。在此理論框架下，宇宙學(xué)家相信原初引力波會(huì)在宇宙微波背景輻射中留下特殊的極化B模式信號(hào)，這很可能正是最近BICEP2望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的。然而，這一結(jié)果與去年歐洲空間局Planck實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星公布的第一批觀測(cè)結(jié)果存在著沖突，要么實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有待商榷，要么有可能揭示了宇宙早期相關(guān)新物理的冰山一角。

　　中科院高能所宇宙學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)最新的BICEP2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與之前的Planck衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出利用“精靈反彈暴漲模型”來(lái)為BICEP2與Planck實(shí)驗(yàn)觀測(cè)提供統(tǒng)一的詮釋。

　　夏俊卿說(shuō)，基于該模型預(yù)言的宇宙微波背景輻射溫度各向異性功率譜的壓低效應(yīng)，使兩個(gè)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)在原初引力波上的結(jié)果趨于一致，其解釋了BICEP2和Planck實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致的原因，使用該模型，原本兩個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果之間的沖突就不存在了。此外，該模型還預(yù)言了宇宙微波背景輻射極化Ｂ模式功率譜的壓低效應(yīng)，這可被將來(lái)的宇宙微波背景輻射實(shí)驗(yàn)所檢驗(yàn)。

　　據(jù)了解，“精靈反彈暴漲模型”是通過(guò)假設(shè)宇宙中有一種“精靈”物質(zhì)從而將上述兩種理論——“暴漲”理論和“大反彈”理論結(jié)合起來(lái)的模型。在該模型中，宇宙首先由一個(gè)收縮的時(shí)空發(fā)生“反彈”，然后再進(jìn)入暴漲階段，逐漸被觀測(cè)到。

　　夏俊卿說(shuō)，從理論上講，該模型中宇宙演化的兩個(gè)階段——“反彈”和“暴漲”互相彌補(bǔ)了對(duì)方的缺點(diǎn)，“反彈”填補(bǔ)了“暴漲”之前宇宙演化的空白，“暴漲”為“反彈”的后續(xù)演化提供了可觀測(cè)的依據(jù)?！坝捎凇磸棥笥钪嬉恢痹谂蛎?，越早期產(chǎn)生的信號(hào)離我們?cè)竭h(yuǎn)，需要越久的時(shí)間被探測(cè)到。目前的觀測(cè)水平只能觀測(cè)到‘暴漲’時(shí)期，如果將來(lái)能觀測(cè)到更早期的‘反彈’時(shí)期信息，便是對(duì)模型的一種肯定?！彼f(shuō)。

　　宇宙早期相關(guān)問(wèn)題是當(dāng)前物理學(xué)和天文學(xué)的一大熱點(diǎn)課題。多年來(lái)，該宇宙學(xué)研究團(tuán)隊(duì)逐漸建立起了一套“精靈反彈宇宙學(xué)”的理論新體系，并基于有效微擾場(chǎng)論的方法分析研究了來(lái)自宇宙創(chuàng)生時(shí)的擾動(dòng)信息。

　　2004年，由高能所研究員張新民領(lǐng)導(dǎo)的宇宙學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出宇宙中存在一種“精靈”物質(zhì)，該物質(zhì)能使宇宙演化速度發(fā)生較大的改變。2007年，該團(tuán)隊(duì)提出了“精靈反彈宇宙學(xué)”的理論體系，認(rèn)為“精靈”可完美地給出宇宙“大反彈”時(shí)的圖像。

　　夏俊卿說(shuō)，該體系表明，在大爆炸之前宇宙源自于一個(gè)收縮的時(shí)空，在極端高能環(huán)境下宇宙的動(dòng)力學(xué)會(huì)由于時(shí)空的量子行為而發(fā)生改變并觸發(fā)了大爆炸，這一學(xué)說(shuō)有效避免了宇宙創(chuàng)生那一刻的時(shí)空奇點(diǎn)。

　　“時(shí)空奇點(diǎn)是一個(gè)體積無(wú)限小、密度無(wú)限大、時(shí)空曲率無(wú)限大的點(diǎn)，根據(jù)廣義相對(duì)論，在大爆炸發(fā)生以前，字宙的初始狀態(tài)為一奇點(diǎn)，而在‘反彈’理論中，收縮宇宙若在到達(dá)奇點(diǎn)之前便發(fā)生反彈變成膨脹宇宙，便不會(huì)撞上那個(gè)可怕的奇點(diǎn)。此時(shí)的宇宙便好像一輛賽車，需要在撞上前方的障礙之前突然調(diào)頭并沿另一條路繼續(xù)前行，由于完成這一動(dòng)作需要‘賽車’的速度發(fā)生巨大的改變，非駕駛技術(shù)嫻熟的‘賽車手’是無(wú)法完成的，而‘精靈’正是能勝任這一任務(wù)的角色?！毕目∏湔f(shuō)。

　　該理論體系發(fā)表后，在宇宙學(xué)界引起了巨大的反響。此外，該團(tuán)隊(duì)又分析了該模型在宇宙的早期產(chǎn)生的時(shí)空漣漪，以及宇宙微波背景輻射中的可觀測(cè)信號(hào)等等，并在國(guó)際權(quán)威綜述期刊《物理評(píng)論》上評(píng)述了精靈宇宙學(xué)。