宇宙学与天体物理学
暗能量与加速膨胀
利用尺度因子的示意图 ,观察物质占比 在平坦 CDM 模型中如何改变宇宙膨胀历史,其中 、。
器材
- 膨胀历史示意图
- “物质占比 Ωₘ”滑块
- “视角”控件与可拖动画布
- “暂停”按钮
实验步骤
读取膨胀曲线
从默认 开始,沿 曲线从过去看到今天。 的斜率即膨胀速率;物质主导期 ,而暗能量在后期驱动近似指数的加速增长。
扫描物质占比
上下拖动 滑块;因模型是平坦的, 自动调整。 接近 1 时曲线持续减速,较小时曲线上翘——这是 加速膨胀的标志。
比较不同宇宙
先设 (只有物质),再设约 0.3 的较小值(接近今天的估计)。描述两种情况下 未来的差异,并把加速与负压成分 联系起来。
模拟
实验历史
1998年,两个研究遥远Ia型超新星的团队——Adam Riess 与 Brian Schmidt 领导的 High-z 超新星搜寻组和 Saul Perlmutter 领导的超新星宇宙学计划——报告宇宙膨胀正在加速而非减速。这一成果获得2011年诺贝尔物理学奖,并使爱因斯坦的宇宙学常数成为最简单的“暗能量”候选者。
独立证据很快累积:WMAP(2003)与 Planck(2013)测得的宇宙微波背景支持平坦宇宙,大尺度结构的成长也与 、 的平坦模型相符。暗能量究竟是真常数还是会演化,仍是 DESI、Euclid 等巡天项目正在探索的开放问题。