超级强大的“振荡”粒子可能主宰了初生的宇宙，然后迅速消失不见

一种奇怪的、超级强大的、并不是真正粒子的粒子，可能在宇宙诞生仅一秒时就主宰了宇宙，并释放出泛滥成波的大量能量，弥漫整个时空。它们被称为“振荡”粒子，它们的能量如此之大，它们的能量充满活力，以至于它们的“波纹”可能会释放出所谓的引力波，即时空结构中的振动，这种振动是在巨大的黑洞相互撞击时产生的。未来探测这些早期的初生宇宙引力波的实验，可以让我们了解宇宙曾经遭遇到的最极端的情况或条件。

1、宇宙迅速膨胀

物理学家相信，当宇宙还很年轻的时候，它会在很短的时间内变得非常非常大。我们将这一戏剧性的事件称为“膨胀”，它可能是早期的初生宇宙的决定性事件。在宇宙存在的最初几秒内的某个时候，发生了一些事情（我们还不确定是什么事情），促使宇宙膨胀速率达到了超临界水平，使宇宙膨胀到比以前至少大10^52倍（或1后面跟着52个零）。

在发生迅速膨胀事件之后，又发生了其他一些事情发生了（再次强调，我们也不确定是什么事情），但它使事态缓和下来，并恢复了一个更稳定的膨胀速率（一直持续到今天）。宇宙学家非常肯定这种超高速膨胀发生在早期的初生宇宙中，因为今天的宇宙在非常大的尺度上是非常均匀的。一个快速的膨胀就可以做到这一点——消除或抚平所有的皱纹。

此外，天文学家已经发现了关于宇宙迅速膨胀事件的间接证据。迅速膨胀不仅使宇宙“变大并回家”。它还引发了另一个被称为“再次加热”的事件，无论任何引发宇宙迅速膨胀的因素最终都会消失，但当它从宇宙的舞台上消失时，导致宇宙膨胀的机制释放了它剩余的被压抑的能量，将这个神秘的触发器转变成为大量的粒子，最终组合成质子和中子、原子、分子、恒星、行星和你我。

与此同时，当宇宙万物都在迅速膨胀期间如雨后春笋般涌现时，时空中的微小量子涨落也在如雨后春笋般涌现，它们被拉伸成宏观差异——时空结构中的显著起伏和波动；这些量子涨落意味着宇宙中某些地方的引力大于平均水平。反过来，引力更强的地方收集了一些物质，这些物质在数十亿年的时间里不断生长，形成了我们今天在宇宙中看到的所有大型结构的种子。如果迅速膨胀能够做到这一切，它可能会产生更奇怪的东西。

2、摇一摇

超级强大的“振荡”粒子可能主宰了初生的宇宙，然后迅速消失不见，至于是什么火花引发了宇宙膨胀事件，物理学家们有几个想法，其中一个涉及到一种被称为标量场的量子现象，这种现象跨越了所有的空间和时间。标量场基本上是一种奇特的说法，它表示在宇宙中的每一点上，这个场都有一个值或强度，但没有特定的方向（为了帮助您形象化理解这一点，您可以想象，当您在当地天气预报上看到温度图时，您看到的就相当于是一个标量场）。在现代宇宙中，标量场基本上是位玩家，但是，早期的初生宇宙是一个非常不同的地方，现在很少见的标量场在当时可能非常多。事实上，一些宇宙膨胀理论认为，是某个标量场完成了所有的膨胀工作。

你可以把标量场想象成海洋表面，它延伸到四面八方，一直延伸到地平线，有各种各样的波浪在其上翻腾。就像在海洋中一样，标量场中的波浪有时可能是平静且规则的，有时是不稳定且剧烈的。根据在预印本数据库arXiv中发表的一篇新论文，这恰恰正是极早期的初生宇宙中可能发生的事情。在宇宙膨胀发生后不久，就在重新加热的同时，宇宙被粒子淹没时，任何随机的标量场都可能受到干扰，就像飓风在大西洋上空肆虐一样。

这可能会产生“振荡波”，这是一种可以长时间存在的稳定波。振荡发生在各种情况下，例如，孤立波就是一种振荡。当振荡器在量子标量场中形成时，它们还会产生自己独特的粒子。

3、接下来会发生什么

这些振荡粒子并不能直接参与任何粒子的相互作用，但它们本身仍然可以影响宇宙。这些振荡波会在年轻的初生宇宙中晃动，并且，在很短的一段时间内，振荡粒子所包含的能量可能比任何其他领域或粒子家族所包含的能量都要强。随着所有的这些晃动和挥舞，有趣的事情一定会发生。以震荡粒子为例，晃动可能会产生引力波，这是时空结构本身的振动。当震荡粒子在宇宙中来回波动时，它们的极端能量扭曲了时空，产生了引力波浪。

宇宙膨胀到底是由什么造成的？我们能否观测到宇宙在初生时的样子，在震荡粒子消失很长时间之后，引力波仍然存在，在宇宙中荡漾至今。虽然我们还不能观测到来自早期的初生宇宙的引力波，但是，像LISA（激光干涉仪太空天线）和BBO（宇宙大爆炸天文台）这样的探测器应该能够观测到。如果这种理论是正确的，这就是宇宙迅速膨胀产生引力波的一个潜在机制。如果我们观测到这些波浪，我们就能直接看到宇宙在初生时的样子。