負(fù)能量“幽靈”在太空中閃爍可能揭示新的物理學(xué)

當(dāng)粒子超過介質(zhì)設(shè)定的光速時出現(xiàn)的“爆炸”光，在其他語境中可能暗示一種量子不穩(wěn)定性，可能引發(fā)所謂的真空衰變。

如果在太空虛無中被發(fā)現(xiàn)，據(jù)巴黎薩克萊大學(xué)理論物理學(xué)家尤金尼·巴比切夫稱，切倫科夫輻射的詭異藍(lán)色光芒可以被解讀為負(fù)能量的表現(xiàn)鬼魂擾動。

這有什么關(guān)系？因為我們當(dāng)前的引力理論尚未完成，這樣的信號將為我們提供罕見的洞察，了解現(xiàn)有理論失效的時空行為，并可能縮小尋找更好模型的范圍。

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“這里我們展示了，從同一視角來看，切倫科夫輻射和幽靈不穩(wěn)定性，這兩種看似截然不同的物理效應(yīng)，”，巴比切夫在他的論文中寫道.

“也就是說，我們將證明可以將切倫科夫輻射解讀為不穩(wěn)定，產(chǎn)生攜帶負(fù)能量的幽靈。”

A "鬼魂在物理學(xué)中，可以描述任何添加到粒子理論中以使其數(shù)學(xué)上一致的非物理因素。但它也可以指一種物理負(fù)能量擾動，區(qū)別于數(shù)學(xué)規(guī)范幽靈，表示不穩(wěn)定性。

這正是我們用水類比的地方。把水面想象成基線，水能處于的最低能量狀態(tài)。制造漣漪需要能量，比如注入一顆小石子;通常，自然不會在沒有能量滋養(yǎng)的情況下產(chǎn)生漣漪。

然而，在某些條件下，理論預(yù)測會出現(xiàn)攜帶負(fù)能量的擾動——幽靈。這看起來很像漣漪自發(fā)出現(xiàn)，沒有小石子注入能量來產(chǎn)生它們。

它不是憑空創(chuàng)造能量。相反，系統(tǒng)可以通過產(chǎn)生成對擾動——一個正，一個負(fù)——使原始狀態(tài)變得不穩(wěn)定來降低總能量。

在地球上，切倫科夫輻射是不穩(wěn)定性的可見光特征;當(dāng)介質(zhì)中的擾動通過該介質(zhì)傳播速度超過其產(chǎn)生的“漣漪”時，就會發(fā)生——這也就是輕微版的音爆。漣漪積累直到他們爆發(fā)出轟鳴。它通常出現(xiàn)在核反應(yīng)堆中，帶電粒子在水中的傳播速度超過光速。

然而，根據(jù)已知物理學(xué)，真空中沒有東西能超過光速運動，因此切倫科夫爆炸不應(yīng)出現(xiàn)在真空中。

在論文中，巴比切夫解釋說，虛空中的幽靈不穩(wěn)定性可能表現(xiàn)得非常類似于超光速帶電粒子，從而以同樣的方式產(chǎn)生切倫科夫爆?！罢缥覀兯故镜模袀惪品蜉椛浜湍撤N幽靈不穩(wěn)定性的兩種過程的運動學(xué)確實完全等價。”他說.

這將改變我們對物理宇宙的理解。在虛無中探測到切倫科夫輻射意味著，至少有時宇宙真空可以像介質(zhì)一樣表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)、極限和儲存能量的行為，有助于為我們對引力理論提出的一些修正提供或排除這些建議。

反過來，這意味著我們對真空的定義是錯誤或不完整的，而不是我們假設(shè)的宇宙最低能量狀態(tài)，這迫使我們重新思考對某些相當(dāng)基礎(chǔ)物理的理解。

這并不完全意外;該廣義相對論與量子力學(xué)之間的張力幾十年來，我們對物質(zhì)宇宙的理解一直存在空白。

目前，這一討論仍牢牢地停留在理論領(lǐng)域;論文甚至沒有提供實際尋求此類檢測的方法。但扎實的理論是很好的第一步;探索這個想法所帶來的可能性，是找出如何尋找它的方式。

“研究一個情景會很有趣，當(dāng)這種不穩(wěn)定的狀態(tài)在修正引力下是準(zhǔn)穩(wěn)定的，也就是說不穩(wěn)定的時間遠(yuǎn)長于相關(guān)物理過程。例如，可以考慮黑洞存在幽靈，但其不穩(wěn)定性小于準(zhǔn)正態(tài)模式的頻率?！?a>巴比切夫?qū)懙?/a>.

“未來研究的另一個方向是通過解析和數(shù)值方式探討這種幽靈不穩(wěn)定性是如何針對各種引力理論中特定解的?！?/p>

該論文已發(fā)表于物理評論D.

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