人類離發(fā)現(xiàn)暗能量又近了一步。
4月9日，中國科學(xué)院國家天文臺宣布，由該臺研究員趙公博和鄒虎團(tuán)隊領(lǐng)銜的國際研究發(fā)現(xiàn)，暗能量會隨著宇宙演化而發(fā)生變化，其狀態(tài)方程可能并非如愛因斯坦所設(shè)想的是一個常數(shù)。這將為探索宇宙加速膨脹背后的物理機(jī)制提供全新視角。
暗能量是21世紀(jì)漂浮于物理學(xué)天空中的兩朵“烏云”之一，也是當(dāng)代天文學(xué)與宇宙學(xué)研究中最具挑戰(zhàn)性的問題之一。作為保持宇宙加速膨脹的一種機(jī)制，在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型中，暗能量通常被視為一種不隨時間演化的真空能量。
可是，隨著宇宙學(xué)觀測技術(shù)的發(fā)展與數(shù)據(jù)精度的不斷提高，物理學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn)暗能量的狀態(tài)方程并非“恒定不變”，并先后提出了多種不同的暗能量狀態(tài)方程。
暗能量光譜儀（DESI）項目是當(dāng)今全球最重要的暗能量觀測計劃之一，全球共有70余家科研機(jī)構(gòu)、900多名研究人員參與。DESI借鑒了我國郭守敬望遠(yuǎn)鏡首創(chuàng)的光纖定位方法，依托4米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，用5000多根光纖開展大規(guī)模光譜巡天——通過精確測量不同時刻宇宙的膨脹率，來限制可能的暗能量模型。
十多年來，趙公博與鄒虎團(tuán)隊深度參與DESI項目。此次，趙公博團(tuán)隊利用自主開發(fā)的暗能量重構(gòu)分析新方法，從DESI獲得的海量數(shù)據(jù)中，挖掘出極其微弱的信號數(shù)據(jù)，開展暗能量性質(zhì)的系統(tǒng)研究。結(jié)果顯示，暗能量的狀態(tài)方程確實隨著宇宙演化而發(fā)生變化——其置信度達(dá)到4.3個標(biāo)準(zhǔn)差水平（希格瑪）。根據(jù)粒子物理學(xué)的慣例，置信度超過5個希格瑪，就意味著出錯概率僅為0.0001%，即可認(rèn)為是確鑿的發(fā)現(xiàn)。
“這一結(jié)果證實了此前DESI國際合作組使用不同分析方法得到的結(jié)論，對傳統(tǒng)的宇宙學(xué)常數(shù)模型構(gòu)成挑戰(zhàn)?！壁w公博介紹，在這項研究中，他們不僅利用了DESI的最新測量，還結(jié)合了超新星和宇宙學(xué)微波背景輻射等觀測，通過多元觀測信息相互印證，有效提升了分析和結(jié)論的可靠性。
這項研究不僅為揭示暗能量的物理本質(zhì)開辟了全新的研究方向，也為構(gòu)建更完備的宇宙學(xué)理論體系提供了關(guān)鍵線索。經(jīng)過DESI內(nèi)部的嚴(yán)格審稿后，該研究論文已于上個月在國際論文預(yù)印本庫（arxiv.org）上發(fā)布。
美國密歇根大學(xué)物理學(xué)教授德雷根·胡特爾將這一進(jìn)展稱為人類“理解暗能量的重要臺階”。
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長常進(jìn)表示，這一重大突破的取得，意味著暗能量研究進(jìn)入了一個新的階段，未來在暗能量的觀測和理論解釋等方面將大有可為。
趙公博表示，下一步他們將持續(xù)利用DESI后續(xù)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行更精細(xì)的分析，并與國際同行攜手，力求通過高精度測量和更完備的理論模型，對暗能量的動力學(xué)屬性進(jìn)行更全面、更嚴(yán)格的檢驗。
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