寻找暗物质又有新的理论了,离揭示暗物质奥秘不会太遥远
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发布时间:2022-12-27 00:17
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时间:2023-10-17 21:33
物理学家不知道宇宙中大部分的表观质量都去了哪里,迄今为止,试图找到它的尝试都失败了。但是,一个从宇宙混乱的最初时刻诞生的“假设粒子”,可能提供了一个候选和寻找它的合理方式。
这一建议表明暗物质是在大爆炸之前形成的,但用术语来说,物理学家对“假设粒子”这个短语的理解并不早于宇宙本身。相反,令人兴奋的是,这一(相对简单的)暗物质理论与几十年来*对暗物质实际外观的检测,以及当今对宇宙的理解相兼容。最重要的是,这个理论是可检验的。
来自约翰霍普金斯大学的研究作者汤米·滕卡南(Tenkanen)在一封电子邮件中告诉受采访记者,候选粒子“在宇宙的大尺度结构上,即星系和星系团的分布上留下了独特的印记”。“这使得这个假设在不久的将来可以用天文观测来验证。”
你可以在这里读到关于暗物质状态的简单介绍,但从根本上讲,对遥远星系和宇宙结构的天文观测表明,有一些引力源渗透到宇宙中,实验无法直接探测到。这个引力源远远超过组成地球和宇宙所有恒星和星系的物质。科学家们称这种物质为暗物质,尽管今天的暗物质候选物质并没有它们透明的那么暗。埋在地下深处的粒子对撞机和探测器未能找到任何暗物质候选者的确凿证据,这些候选者中最流行的被称为 WIMP,或弱相互作用的大粒子。
滕卡南(Tenkanen)相反的理论认为,当宇宙在第一个分秒中迅速膨胀时形成的被称为标量粒子的东西不是在宇宙开始之前,而是在一些物理学家称之为“大爆炸时代”的时代开始之前,这个时代是在膨胀之后发生的。在这个膨胀期,称为标量场的场可能已经充满了宇宙,如果膨胀本身不均匀,它可能会给这个场带来波动。根据这一理论,这些波动对应的是巨大的标量粒子,它们只能通过引力与物质相互作用,而且在今天仍然存在。与这些标量粒子不同的是,WIMP是在通胀时代结束后形成的。
这听起来可能和你读过的所有其他暗物质候选者一样,都是我们还没有发现的粒子。但它的优雅之处在于其细节,即这种粒子符合暗物质能够并且不能基于实验和最远可见光(称为宇宙微波背景)的观测的现有*条件。另外,它是使用类似的数学工具设计出来的,这些工具控制希格斯玻色子,另一个粒子对应一个标量场。
根据滕卡南(Tenkanen)发表在《物理评论快报》上的论文,这个理论是许多类似的观点之一。然而,本文首次表明,这样的理论可以在不与宇宙微波背景数据冲突的情况下工作。
所有这些都令人兴奋。“这篇最新的论文让人耳目一新的是,我们可以建立一个暗物质模型,它不需要完全依赖于未经检验的假设思想,它仍然符合我们需要暗物质去满足的许多观测约束条件,”物理学教授麻省理工大卫凯撒告诉采访记者。
滕卡南(Tenkanen)预测,一旦欧几里得暗物质测绘卫星在2022年发射,它可能能够提供其中的一些答案。