近日，高能所粒子天體物理中心夏俊卿、李虹，理論物理室張新民和加拿大McGill大學(xué)蔡一夫合作在宇宙學(xué)研究方面取得了新的進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters 112, 251301 (2014)）上。
近代宇宙學(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。大爆炸引力波正是時(shí)空在這一暴漲時(shí)期量子效應(yīng)產(chǎn)生的漣漪。在此理論框架下，原初引力波在宇宙微波背景輻射（CMB）中留下特殊的偏振模式信號(hào)。2014年3月18日，哈佛—史密森天體物理中心聲稱，南極BICEP2望遠(yuǎn)鏡首次探測(cè)到來(lái)自宇宙大爆炸的引力波信號(hào)（Physical Review Letters 112, 241101 (2014)）。但這一結(jié)果與去年歐洲宇航局公布的Planck實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果不一致。
基于BICEP2數(shù)據(jù)，夏俊卿等人結(jié)合Planck觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整體擬合分析，結(jié)果顯示之前提出的反彈暴漲模型為BICEP2與Planck實(shí)驗(yàn)觀測(cè)提供了統(tǒng)一的詮釋（如下圖所示），而反彈暴漲模型預(yù)言的張量擾動(dòng)譜大尺度上的壓低可以被將來(lái)的CMB實(shí)驗(yàn)所檢驗(yàn)。近期，美國(guó)物理學(xué)會(huì)主編的《物理》雜志發(fā)表了關(guān)于BICEP2實(shí)驗(yàn)的最新評(píng)述文章“Focus: Theorists Weigh in on BICEP2”，也對(duì)這一工作進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)：“如果將來(lái)更多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)BICEP2和Planck的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是正確的，那么一種可能的解釋就是在大爆炸之前宇宙源自于一個(gè)收縮的時(shí)空，并在暴漲時(shí)期之前發(fā)生了一次反彈，使得宇宙的有效初始條件發(fā)生改變。”
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)，高能所宇宙學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在張新民研究員的帶領(lǐng)下，針對(duì)這一課題攻堅(jiān)研究，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)期的擾動(dòng)信息。 2008年，蔡一夫、夏俊卿、李虹、張新民等人預(yù)測(cè)了精靈反彈宇宙學(xué)模型在宇宙微波背景中的觀測(cè)信號(hào)，相關(guān)工作以快訊形式發(fā)表在《物理評(píng)論D》（Physical Review Ｄ）上。2010年，蔡一夫、夏俊卿等人在國(guó)際權(quán)威綜述期刊《物理評(píng)論》（Physics Reports）上全面評(píng)述了精靈宇宙學(xué)。
這項(xiàng)工作得到了基金委、科技部和科學(xué)院先導(dǎo)B的支持。
說(shuō)明：以上兩圖給出了基本LCDM模型和最佳反彈暴漲模型預(yù)言的理論宇宙微波背景輻射功率譜，以及其與Planck和BICEP2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較。
相關(guān)鏈接：
夏俊卿等人發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的文章：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.251301
美國(guó)物理學(xué)會(huì)主編的《物理》雜志的評(píng)述文章：http://physics.aps.org/articles/v7/65
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