2011年10月4日,瑞典皇家科学院宣布将本年度的诺贝尔物理学奖授予“通过观测遥远的超新星而发现宇宙加速膨胀现象”的美国天体物理学家索尔·帕尔马特、布莱恩·P·施密特和亚当·里斯。三位获奖者于1998年做出的重大发现揭开了宇宙“暗能量”的神秘面纱。
索尔·帕尔马特、布莱恩·P·施密特和亚当·里斯分别通过观测Ia型超新星得出了宇宙加速膨胀的惊人结论,使宇宙“暗能量”问题成为本世纪最前沿的科学问题之一。
1929年,美国天文学家爱德文·哈勃观测到了一个奇特的现象:不同的星系都在彼此远离对方,这表明宇宙一直在膨胀。根据大爆炸宇宙学理论,宇宙的演化行为遵从爱因斯坦的广义相对论。
上世纪八十年代末期,帕尔马特和同事们的物理目标就是想通过研究遥远的Ia型超新星光谱来证实宇宙减速膨胀的猜想。1998年2月,这两个研究超新星的团队分别报告了他们的观测结果,得出的结论是今天的宇宙Ωm≈0.3和ΩΛ≈0.7,这意味着宇宙其实正在加速膨胀。
1998年至今,更精确的Ia型超新星观测结果证实了帕尔马特等人的发现,这表明宇宙空间中不仅充斥着神秘的“暗能量”,而且聚集了大量不发光的“暗物质”。暗能量与暗物质的本质究竟是什么呢?
从弗里德曼方程可以看出,宇宙学常数Λ是暗能量ΩΛ的最直接来源。宇宙学和天文学观测表明,发光的重子物质只占宇宙物质密度的20%左右,其余的80%左右是电中性、不发光而且寿命极长的冷暗物质。