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反斥重力是暗能量的替代品(下)

在過去幾年間,CERN 物理學家 Dragan Hajdukovic 一直在研究他認為宇宙受到廣泛忽視的部份:量子真空(quantum vacuum)。他提出,量子真空擁有源自虛粒子與反粒子之重力排斥的重力荷(gravitational charge)。之前,他在理論上證明,這種反斥重力能解釋數種觀測,包括通常歸因於暗物質的那些效應。此外,這種額外的重力指出我們活在一個循環的宇宙裡(沒有大霹靂),且對於黑洞的本質以及微中子(neutrino)質量的估計也許能提供洞見。在他最新的論文(發表在 Astrophysics and Space Science)中,他證明量子真空能解釋更多觀測:宇宙加速中的膨脹,而不需要暗能量。

“六十多年前,量子真空就已在理論上被預測出來," Hajdukovic 表示。"今日,這裡有顯著的實驗性證據指出量子真空確實存在。我已決定要把一件事實(量子真空)與一項假說(反粒子的負重荷)結合,並研究結果。" 物質與反物質間的重力排斥假說已出現超過半世紀,但在我之前,沒人將之與量子真空結合。… 結果令人驚訝;在增添了「物質與反物質間之重力反斥」的量子真空框架下,有解釋(宇宙加速膨脹)的可能性。"

根據 Hajdukovic,量子真空中的「重力」來自於物質的正重荷(positive gravitational charge,正重力荷)與反物質(假設的)負重荷間的重力反斥。雖然物質與反物質在重力上都是自我吸引,不過它們卻彼此相斥。(這部份與 Part 1 的 Massimo Villata 理論類似,在其中帶負重荷的反物質存在於「空洞」中而不是在量子真空中。)雖然量子真空並沒有包含真的物質與反物質,不過短命的虛粒子與虛反粒子卻能瞬間現身且成對,變成重力偶極(gravitational dipoles)。

“如果粒子與反粒子有符號相反的重力荷,一個足夠強烈的重力場就能將虛粒子對轉換成真的," Hajdukovic 解釋。"那並非新假說而是 Schwinger mechanism(史瓦西機制、施溫格機制)的結果,那在量子場理論中眾所周知。"

在這篇新論文中,Hajdukovic 計算,在量子真空中重力偶極的能量密度是正確的數量級,以扮演宇宙常數,或是導致宇宙加速膨脹的力量。雖然這種一致性乍看之下似乎不怎麼突出,不過在量子場論非常不一致的預測脈絡中,那卻變得令人印象深刻。那預測量子真空的能量密度至少有 30 個(譯註:太陽每天釋放的能量 3.34 × 10^31 J)– 且能高達 120 個 — 數量級,大於觀測到的暗能量密度。 Hajdukovic 的計算也估計,當宇宙的大小約為現在的一半時,宇宙的膨脹開始加速,那只比標準宇宙論的預測早了一些。

有趣的是,Hajdukovic 的量子真空模型與標準宇宙論之間,其中一項顯著的差異是,前者預測這樣的加速會漸漸減少,而後者則預測它會增加。非常不一樣的宇宙命運預測,來自於這些差異。

“一系列的論文發表證明量子真空(增添了反粒子負重力荷的假說)有可能解釋在天體物理與宇宙學中所觀測到的現象,而不用召喚暗物質與暗能量以及神秘的膨脹與物質–反物質不對稱機制," Hajdukovic 表示。"如果反物質真的有負重荷(那可由 CERN 的 AEGIS 實驗揭露),上面那些論文將興起一波新科學革命。但即使反物質沒有負重荷,這些論文也很重要,因為它們鼓勵將量子真空反思成一種理解宇宙的關鍵。"

除了 CERN 的 AEGIS 實驗(那被設計用來揭露反氫的重力特性)外,Hajdukovic 表示,其他實驗也正在研究反物質的重力特性。例如,加州大學 Riverside 分校的物理學家,最近開始研究電子偶素(positronium,電子–正電子對)的重力特性。

資料來源:PHYSORG:Repulsive gravity as an alternative to dark energy[February 1, 2012]

轉載自only-perception

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