伽馬射線暴或幫助構建萬物理論(圖)

伽馬射線暴是宇宙間最為劇烈的爆炸事件之一。（網頁截圖）

據美國太空網報導，來自宇宙中最劇烈的爆炸現象正讓科學家們有機會探究時空的本質。這是最近日本宇宙航天機構所屬的伊卡魯斯探測器對宇宙中的伽馬射線暴進行觀測之後得到的成果。這些宇宙大爆發發出的光子幫助科學家們限定他們的萬物模型——即可以將自然界所有的力囊括其中的大一統理論。

日本的伊卡魯斯飛船搭載的一臺儀器名為「伽馬射線暴偏振器」(GAP)，藉助這臺儀器獲得的數據，一個日本科學家小組獲得了迄今有關伽馬射線暴的最精確的測量結果。

日本大阪大學科學家籐間謙二在一份聲明中表示：「這項結果為量子論給出了一個基本的限定，這將會是一個夢幻般的理論，它將有望最終統一愛因斯坦的相對論和量子論。」

量子宇宙

伽馬射線暴是宇宙間最為劇烈的爆炸事件之一，其產生的原因一般認為可能是一些極其劇烈的事件，如恆星的消亡或者中子星之間發生碰撞。籐間謙二和他的研究小組使用高精度的測量數據對來自這些伽馬射線暴的光子特性進行研究並測量其偏振量，也就是測量其電場相對粒子運動的方向。偏振光的電場會在一道垂直於光子運動方向的軸線上上下震盪。

美國賓夕法尼亞大學天體物理學家德雷克·福克斯(Derek Fox)在一份發給記者的電子郵件中表示：「大多數電影院中的立體放映系統都會同時放映一部電影的兩個版本，它們兩者具有不同的偏振量，數值上均和水平方向呈45度，但是兩者相互之間呈垂直關係。此時當你帶上特製的偏振鏡片，你的左眼就只看到針對你左眼的內容，而你的右眼也只能看到針對你右眼放映的內容。」

這項發現將對超弦理論產生影響，該理論認為所有類型的基本粒子實際上都是很小的震動弦的閉合圈，該理論的一大雄心便是統一自然界中所有的力並創設出一個包含宇宙萬物的「大一統理論」。現在的物理學呈現近乎割裂的狀態：愛因斯坦的相對論適用於描述宏觀事物，如引力，而量子力學則可以很好地描述微觀世界。而如果這個想法是正確的，那麼它將有望首次將這兩大理論統一起來。福克斯表示：「我們生活在一個量子宇宙之中，要想描述所有力和亞原子粒子的行為必須用到量子力學。最終，我們會創造出類似‘量子引力’這樣的理論。」

對稱性的破缺

超弦理論學家們認為，如果有證據顯示物質和反物質之間的行為存在某種形式的差異，或者違反它們之間的對稱性，這將支持超弦理論。福克斯表示：「只要被證實在任何一項物理過程中這種對稱性被打破了，哪怕是在極細微的尺度上，都將在極大程度上改變目前我們朝向建立大一統理論努力的方向和道路。」

收集觀測數據的過程是充滿挑戰的，這是因為大多數的量子結構都太小了，使用目前地球上具有的探測的手段是無法進行檢測的，這就需要用到天基探測手段了。來自伽馬射線暴的光子目前為止還尚未被探測到存在任何的偏振性轉動。這種旋轉將意味著如果時光倒轉，粒子和反物質粒子對調，其中就將出現對稱性的破缺。而此次日本科學家們使用天基設備對三個伽馬射線暴的光子信號進行了迄今最精確的研究，籐間謙二的小組並沒有發現這些光子顯示偏振性的改變，這暗示至少在1000萬分之一的尺度上這種對稱是連續的。這是迄今人類對這項揭示自然本質的理論做出的威廉亚洲官网 限定，它將對後續構建大一統理論的工作產生影響。有關這項研究工作的文章將發表在近期出版的《物理評論快報》上。

強烈的源

伽馬射線暴是劇烈的輻射源，其持續時間從數秒到數分鐘不等。來自這些爆發的光子可以高能光子束的形式穿越數十億光年的空間，但是它無法穿過地球的大氣層。

伽馬射線暴在發生時，其在數秒內釋放出的能量相當於太陽在其一生中所釋放出來的能量的總和。其成因可能是中子星或黑洞的形成，或者是兩顆中子星的突然合併。福克斯表示：「相比射電或光學波段的光子而言，伽馬射線暴的光子能量相對更高一些，這就讓讓它們成為理想的時空量子結構探測器。」他將其稱為是「進行這類研究的天然靶源」。

伊卡魯斯是人類首顆使用太陽帆技術的飛船，於2010年5月發射升空。「伽馬射線暴偏振器」安裝在探測器尾部，指向深空，避開太陽的干擾。