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我国发现幽灵粒子 宇宙不明能量源:第三宇宙文明或存在

2015-07-26  行者无忌...

我国发现幽灵粒子 宇宙不明能量源:第三宇宙文明或存在

中国网 2015-07-25 18:44
我国发现幽灵粒子 宇宙不明能量源:第三宇宙文明或存在

我国发现幽灵粒子 宇宙不明能量源:第三宇宙文明或存在

日前,中国科学家发现了“幽灵粒子”在国际上引起高度关注。幽灵粒子——外尔费米子的发现可以解决手机待机时间短的问题,未来将可能实现手机电池充一次用一年的逆天效果。

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1929年,德国数学家、物理学家赫尔曼·外尔(H. Weyl)最先提出了这种无质量(即线性色散)的粒子——外尔费米子——无质量电子可以分为左旋和右旋两种不同“手性”。但是86年来实验从未观测到。为了能够找到它,全世界的科学家争相创造可能存在外尔费米子的人工环境。外尔费米子被称为预言中的奇特粒子,是当今凝聚态物理最前沿的研究对象之一。如今,被中国科学家证实:7月20日,中国科学院物理研究所发布消息称,他们发现了具有“手性”的电子态——外尔费米子。

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据悉,我国发现幽灵粒子过程十分曲折,不乏其他国家的优秀科学团队在竞争。而在国际同行眼中,中国科学家的这一发现,无论从材料理论的预言,到实验的观测,都是依靠自己,独立完成。

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中国科学院物理所研究员戴希表示,翁红明等人找到了钽砷晶体(TaAs)等四种非磁性的外尔半金属材料,是取得进展的关键。2014年12月31日翁红明将这份材料提交电子预印本(Arxiv)网站后,立刻引起了实验物理学家的高度重视,国际上许多研究阻止开始了如竞赛般的实验验证工作。中科院物理所,北京大学,美国普林斯顿大学等团队都试图在TaAs中找到外尔费米子。这是一场异常激烈的竞争,是一个没有硝烟的战场。普林斯顿大学团队和中科院物理所团队几乎同时宣布成功。中科院物理所的最新成果将发表在最近一期《自然·物理》杂志上。

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土星的年龄是太阳系内的一个谜团,科学家发现土星在一些计算机模拟中比木星更年轻,大约相差了20亿年之久。我们知道行星随着演化进程的推进可不断降低自身的温度,但土星却不是这样,科学家发现土星上存在神秘能量来源,这种不明原因的发热现象使得科学家对土星的年龄进行评估,计算机模型发现木星的年龄为45亿岁,而土星仅为25亿岁,两者之间差了20亿年。

土星和木星都是太阳系内的“大块头”行星,关于土星神秘能量源的问题,已经困扰了科学界长达80年。美国桑迪亚国家实验室高能物理理论组近日发表声明称,该实验室可能揭开了这个问题,科学家使用Z机对土星环境进行了模拟,发现土星上存在一种致密的液体,可释放出氦雨,这是一种潜在的能量来源,能够改变一个行星的演化。

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1935年,物理学家尤金-维格纳和亨廷顿-希利亚德对氢分子形成自由浮动电子的模型进行了预测,认为在高压环境下可分解成单个氢原子,由此释放出能量。

桑迪亚国家实验室研究员麦克认为很久以前科学家就开始对土星的温度进行研究,释放出的氦雨是一种能量来源,从本质上看,氦雨能够保持行星呈现出年轻的状态。之前科学家虽然也提出了氦雨的机制,但是没有从实验模拟中得出,直到桑迪亚国家实验室通过Z机进行了实验。

所谓的Z机是世界上最强大的脉冲机器,可精确调节到亚微秒脉冲,因此该机器可以在强磁场环境下压缩氘,通过设置极端条件来获得土星的模拟结果。结果发现科学家提出的氦雨机制是可行的,在450至750纳米反射光谱中,科学家发现高致密的氢绝缘体,如果补上这方面的误差,就能够解释土星为什么看起来更加年龄。

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“寻找外星智慧生物”(SETI)计划的科学家们一直认为我们的太阳系被淹没在无数恒星的世界中,如同一个茂密的森林,一个文明去寻找另一个文明如同大海捞针,但是作为宇宙的一种智慧生物,查看周边的森林中是否存在其他生物却是有意义的,寻找外星智慧文明的证据。即便是距离我们最近的仙女座大星系都要以百万光年的单位来衡量,按无线电方式等以光速进行通信的想法显然也是行不通的,当我们接受到消息时,另一个文明可能已经灭亡了。为此,在寻找外智慧生物时,我们可以通过另一种方法来间接推断它们的存在。

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例如观察这片森林中“最高的树木”,由于高级外星文明的存在将对星系产生无法用当前已知常规天文现象来解释的作用,甚至可影响到星系的自然背景,但是超级宇宙文明很可能会通过我们无法理解的技术使得星系看起来像是还处于原始状态,这样的改造活动将在数百万光年上产生作用。在1964年,苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Nikolai Kardashev)设想了外星文明的等级,通过掌握不同能量控制技术进行文明等级的划分。

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能控制所在行星系统中的恒星能量的宇宙文明被划分为第二类文明类型,这样的文明可控制超过我们100亿倍的能量,获得一颗恒星的全部能量输出。早在二十世纪六十年代,物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)就提出了一个“球形能量源”的概念,即可以在一颗恒星周围建立起球形结构,获得最大化的恒星能量。这个超级能量壳体就是所谓的“戴森球”,虽然这是一个传奇式的构想,但天文学家们通过一些红外空间望远镜也发现了类似特征的天体,问题是处于尘埃团笼罩的恒星看起来很像一个“戴森球”。

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根据美国国家航空航天局的广域红外空间望远镜的观测结果,巡天调查就曾发现笼罩在宇宙尘埃团中的恒星。上个世纪七十年代,天文学家们进行一项对全天25万个天体的红外巡天调查,发现了17个类似戴森球特征的天体。根据费米实验室的科学家理查德·卡里根(Richard Carrigan)介绍:“我们可以想象宇宙超级文明首先将能量殖民范围从自身所在的行星系统开始,获得最大化的恒星能量。”

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卡里根希望能在附近的星系中观察到巨大的“戴森球”痕迹,对于卡尔达舍夫第二类宇宙文明而言,其不仅对一颗恒星进行戴森球化改造,可能会对一个恒星集群进行能量殖民,所带来的影响将会被我们观测到。比如,我们将会探测到在银河系中出现反常的黑暗空隙,恒星的部分能量将会以红外波段的形式泄露出来,使得在红外线空间望远镜上可观测到明亮的发光现象,也可将其认为是戴森球体表面的热辐射。

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科学家认为猎犬座M51螺旋星系是一个理想的戴森球体寻找场所,美国国家航空航天局的哈勃空间望远镜与斯皮策红外空间望远镜将对星系中的无数恒星世界进行观测,通过可见光与红外照片的叠加跟踪被尘埃团笼罩的恒星。但是卡里根粗略估计在M51星系中应该不会存在无法解释的“泡沫”或者空间。

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由于巨型椭圆星系不存在尘埃团的干扰,如果其中出现了不寻常的黑暗空隙,那么从整体上看就是非常奇怪的现象。但距离我们较近的椭圆星系至少有6000万光年,因此需要更大的空间望远镜,哈勃望远镜目前可提供足够的分辨率。在卡尔达舍夫文明体系中,可利用最高能量的宇宙文明为第三类文明,足以控制整个星系中的所有能量,但现有的天文观测并未发现整个星系的能量发生无法解释的现象,所以第三类文明要么不存在,要么至少目前还未出现。

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