本科物理沙龙:观测宇宙大爆炸

  • 王夺奎
  • 发布于 2019-11-26
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       11月24日,在物理学院的支持下,本科物理社举办的物理沙龙活动邀请到了莱顿大学天文粒子物理学与量子场论教授Ana Achucarro与同学们进行交流。Ana教授在沙龙正式开始前一刻钟就来到了教室,和一同前来的国科大老师和物理社的同学简单地交流后就开始准备她的分享。这次的沙龙仍然是非常轻松的布置,每张桌上都准备了饮料、水果。晚6点30分,沙龙正式开始。

       Ana教授从一张早期宇宙的模拟图和宇宙背景辐射开始讲起,这与她的研究工作有着密切的联系。Ana教授提出一个问题:对于宇宙,我们能追溯到多久以前?假设我们已有的理论是正确的,我们可以回到宇宙大爆炸后的一瞬。中微子、引力波的探测为我们追溯宇宙历史提供灵感、新的途径。Ana教授所讲述的内容很硬核,但是她以幽默生动地方式让大家理解她想传达的意思,宇宙学第一个基本的方程“很远=很久以前”让大家都会心一笑。我们所探测到的从宇宙远处来的信号在宇宙中旅行了很远,这也意味着从它们产生到被我们探测到经过了漫长的时间,它们是古老的。现在科学家们对宇宙的认识到了辐射主导的的阶段,Ana教授的工作则主要是探索更久以前的阶段,那将是超出我们的想象的。

       接下来Ana教授介绍了宇宙学的一种模型——协调模型(The concordance model),这种模型基于爱因斯坦的质能方程,根据爱因斯坦的广义相对论,宇宙膨胀的速度由以下三个因素决定:能量密度、空间曲率、宇宙常数,每一个量都是可以被测定的,这使得基于这个模型的工作能够进行。基于协调模型的研究告诉我们,在宇宙早期,一切是由辐射主导的,之后经历了质量主导的阶段,然后进入了现在的阶段——Lambda主导的阶段。而Prof. Ana和她的团队想要探索的是“想象主导”的阶段。Prof. Ana接着对空间曲率和弯曲时空的效果做出了更详细的解释。在质量很大的物质周围,时空是弯曲的,科学家通过宇宙动力学、引力透镜、宇宙微波背景来测量质量在宇宙中的分布。

        Ana教授报告第二部分介绍宇宙的膨胀。早期的宇宙是非常均匀的,在各个方向上是一致的,温度的涨落仅有十万分之一。那么产生了一个问题:最初的密度的扰动是从哪里来的?协调模型为宇宙膨胀提供了有力的证据。宇宙在最初的一瞬加速膨胀,速率几乎是指数增长的。膨胀从量子扰动达到了宇宙的大小。宇宙膨胀产生了小的密度的聚集,它们在引力的作用下形成了星系、星系团还有我们今天所能看到的一切。科学家们对于宇宙的探索仍在继续。

        最后,Ana教授介绍了莱顿大学。莱顿大学成立于1575年,是荷兰王国第一所大学。莱顿大学培养了众多杰出的人才,Ana教授所在的学院也是洛伦兹、爱因斯坦、爱丁顿等人曾工作的地方。莱顿大学像是一个小镇,虽然面积不大,但是生活丰富有趣,甚至可以在学校养兔子。学生和老师一起钻研学术,一起生活,氛围很好。(文/胡皓桢)