世界各地的天文學家都有點焦慮，因為他們似乎無法就宇宙膨脹的速度達成一致。自從我們的宇宙從一個有著無限密度的小點爆炸中誕生以來，它就一直在膨脹，而且宇宙的膨脹越來越快。

但它膨脹的速度有多快一直處於辯論中。從附近來源測量的膨脹率似乎與從遠處來源測量的膨脹率相沖突。一種可能的解釋是，宇宙中發生了一些奇怪的事情，改變了膨脹率。

一位理論家提出，一種全新的粒子已經出現，並正在改變我們整個宇宙的未來命運。

哈勃的難題

天文學家設計了多種聰明的方法來測量他們所謂的“哈勃常數”。這個數字代表了今天宇宙的膨脹率。

今天測量膨脹率的一種方法是觀察附近的超新星。有一種超新星的亮度非常特別，我們可以通過比較它的視光度和絕對光度來計算距離。然後，通過觀察超新星所在星系發出的光，天體物理學家也可以計算出它們離我們遠去的速度有多快。最後通過將兩部分計算結果結合起來，就可以算出宇宙的膨脹率。

測量宇宙的膨脹率除了使用超新星外，還可以用一種被稱為宇宙微波背景輻射的東西，它是大爆炸後留下的光。像普朗克衛星這樣的任務是繪製這一殘餘輻射，科學家因此獲得了難以置信的精確宇宙微波背景圖，可用於獲得非常精確的宇宙內容。然後我們可以利用這些成分，用計算機模型來計算模擬分析，從而得出今天的膨脹率。

但這兩種方法得出的結果差異非常大，這讓天文學家擔心我們是否遺漏了什麼。

看向黑暗

如果我們假設這兩種測量都是準確的，那麼我們就需要其他的東西來解釋不同的測量結果。由於一種測量方法來自非常早期的宇宙，另一種測量方法來自比較近期的宇宙，所以我們的想法是，也許宇宙中的某些新成分正在改變宇宙的膨脹率，這種變化在模型中還沒有被我們捕捉到。

今天主導宇宙膨脹的一種神秘的現象，我們稱之為暗能量。對於我們根本不理解的東西來說，這是一個很棒的名字。我們所知道的是，今天宇宙的膨脹速度正在加速，我們把驅動這種加速的力量稱為“暗能量”。

科學家們懷疑暗能量與被鎖在真空中的能量有關。這種能量來自於宇宙中所有的“量子場”。在現代量子物理學中，每一種粒子都與它自己的特定場有關。這些場貫穿整個時空，有時一些場在某些地方被激發，成為我們所知道的粒子。所以所有的電子都屬於電子場，所有的中微子都屬於中微子場。這些場的相互作用構成了我們理解量子世界的基礎。

不管你去宇宙的哪個地方，你都逃不出量子場。即使它們在某個特定位置的振動不足以產生粒子，它們仍然會在那裡振動並做著它們正常的量子活動。所以即使在光禿禿的真空中，這些量子場也有基本的能量。

如果我們想利用時空的奇異量子能量來解釋暗能量，我們馬上就會遇到問題。當我們對真空中所有量子場產生的能量進行一些非常簡單的計算時，我們得到的數字會比我們觀察到的暗能量強120個數量級。另一方面，當我們嘗試一些更復雜的計算時，我們最終得到的數字是零。這也與暗能量的測量值不一致。

所以不管怎樣，我們很難通過時空的真空能量來理解暗能量。但是，如果這些測量膨脹率的方法是準確的，而暗能量確實在變化，那麼這可能會給我們一個線索，讓我們瞭解這些量子場的性質。具體來說，如果暗能量在變化，那就意味著量子場本身也發生了變化。

新的困難出現了

帕多瓦大學的理論物理學家馬西莫•塞爾多尼奧最近在網上出版的預印本雜誌arXiv上計算了暗能量變化所需的量子場變化量。如果有一個新的量子場負責暗能量的變化，那就意味著宇宙中有一個新的粒子。

塞多尼奧計算出的暗能量的變化量需要一定的粒子質量，它的質量和已經被預測的一種新粒子的質量大致相同，那就是所謂的軸子。物理學家發明這個理論粒子是為了用我們對強核力的量子理解來解決一些問題。

這個粒子可能出現在非常早期的宇宙中，但一直“潛伏”在背景中，而其他力量和粒子控制著宇宙的方向。現在終於輪到軸子登場了。

即便如此，我們從來沒有探測到軸子，但是如果這些計算是正確的，那麼這意味著軸子就在那裡，填充了宇宙和它的量子場。而且，這個假設的軸子已經通過改變宇宙中暗能量的數量而變得明顯。儘管我們從未在實驗室見過這種粒子，但它已經在以最大的尺度改變著我們的宇宙。