eBse模型挑戰了傳統宇宙學模型對宇宙中暗能量和宇宙膨脹的解釋。信貸:uux.cn/美國國家航空航天局/Unsplash
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（泰賈斯裏·古魯拉傑）：一項新的科學報告研究提出了電子自能(eBse)模型的擴展，揭示了由恒定勢能密度驅動的宇宙膨脹機製，從而挑戰了傳統的宇宙學範式。
暗能量是一種神秘的力量，彌漫在宇宙中，導致宇宙加速膨脹。它約占宇宙總能量的68%。
與暗物質不同，暗能量不會聚集在一起，而是均勻分布。暗能量的本質仍然知之甚少，它通常與宇宙常數有關，由希臘字母λ表示。
λ是空間中的恒定能量密度，最初由愛因斯坦提出，後來被重新考慮以解釋觀察到的宇宙加速膨脹，通常與暗能量有關。
傳統的宇宙學模型，如CDM模型，將暗能量歸因於真空空間的能量。在這個模型中，暗能量被認為是真空本身的內在能量，推動了最近宇宙學研究中觀察到的宇宙加速膨脹。
堪薩斯州立大學的羅禮賢博士提出的eBse模型挑戰了這一範式，引入了對暗能量的另一種解釋，提出能量與有限大小電子周圍的電場有關，這是傳統宇宙學框架中沒有考慮的概念。
這種對傳統理解的背離促使人們重新評估宇宙膨脹的機製和暗能量的本質。
宇宙膨脹和CDM模型
這項研究的作者勞博士向Phys.org解釋說:“在標準的宇宙學範式中，宇宙的膨脹是用兩種獨立而截然不同的理論來解釋的:早期的宇宙膨脹，以及後來的CDM模型。”
宇宙膨脹提出了宇宙在早期的快速指數膨脹。這個理論框架旨在通過解釋觀察到的宇宙大尺度同質性和各向同性來解決大爆炸的缺點。
在宇宙膨脹曆史的早期，當宇宙膨脹適用，並且溫度足夠高時，光子通過被稱為創造的過程被轉換成電子和正電子。
同時，相反的過程(湮滅)發生，電子和正電子湮滅成光子。建立了化學平衡，在給定的體積中保持光子、電子和正電子數量之間的平衡。
隨著溫度升高，達到玻璃化轉變溫度(TG)，發生相變，導致電子-正電子等離子體失去平衡。
這個玻璃化轉變溫度，描述為TG = 1.06 × 1017K，標誌著eBse模型中的一個關鍵點。超過TG，宇宙經曆指數加速，其特征是恒定的勢能密度。
CDM模型涵蓋了宇宙演化的後期階段，通過納入暗物質和暗能量來描述大尺度結構。
相比之下，eBse模型通過引入不同的宇宙膨脹機製來挑戰這一範式。
eBse模型
Law博士在2020年引入了這個模型。他解釋說，“把今天的星係間空間想象成一個氫原子。這個原子可以是電離的(質子和電子)，也可以是非電離的，其中電離分數(~50%)占電子的電場，這是CDM模型所缺失的。”
“我的想法來自於這樣一種想法，如果電子和正電子有一個有限的大小，當它們緊密地聚集在一起時，物理學應該會發生變化。因此，我將模型擴展到密集的電子-正電子場景，以檢查其與天體物理觀測的一致性。”
eBse模型引入了一個獨特的框架來理解宇宙膨脹，確定溫度(T)為膨脹，勢能密度ψ(T)為平台勢。
隨著宇宙的演化，溫度會發生變化，從而影響係統的行為。同時，ψ(T)被表征為平台勢(勢能圖中相對穩定的區域)，表明係統在該溫度範圍內保持相對穩定，並表現出一致的勢能狀態。
這種獨特的觀點在玻璃化轉變溫度(TG)以上變得尤其明顯，在玻璃化轉變溫度以上，eBse模型自然會引發以指數膨脹為標誌的宇宙膨脹。
至關重要的是，平台電位引導係統的行為，確保在特定溫度範圍內的穩定性。該模型在臨界溫度(TX)以下無縫過渡到CDM模型，形成了宇宙演化早期和後期之間的內聚鏈接。
與傳統模型相比，eBse模型有效地解決了與宇宙膨脹相關的缺點。它消除了微調參數的需要，並提供了勢能和動能密度的顯式計算，增強了它的解釋能力。
驗證模型和未來工作
勞博士強調，“我的模型(對於宇宙膨脹期)與普朗克協作2013年關於宇宙膨脹的發現是一致的。普朗克的結果來自對宇宙微波背景(CMB)中溫度波動的詳細分析。對我的模型的一個更嚴格的測試是，將它直接與CMB溫度波動進行比較。”
展望未來，他認為eBse模型提供了對宇宙膨脹曆史的全麵描述，挑戰了標準模型和傳統的宇宙學範式。
值得注意的是，eBse模型與CDM模型競爭，與天體物理測量進行比較，並特別關注管道中的CMB溫度波動。
雖然eBse模型很有前途，但它目前的不完整性促使人們進行探索，解決光子傳輸和量子波動等問題。Law博士承認其過於簡單化的本質，強調了不斷完善和擴展這一模式的過程。
這項研究的發現發表在科學報告上。