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暗物质有可能消失吗?可能由多种粒子构成的新理论

2018-06-05 04:39:40  新浪科技    参与评论()人

理论物理学家对暗物质的研究主要以上述三条原则为基础。但如果第三点关于暗物质稳定性的理论说错了呢?这便是一套名为“动态暗物质”(Dynamical Dark Matter)的新理论背后的理念。该理论最先由亚利桑那大学物理学家凯斯·迪耶纳斯(Keith Dienes)与拉法耶特学院理论学家布鲁克斯·托马斯(Brooks Thomas)共同提出。虽然该理论在暗物质物理界尚处于边缘位置,但越来越多的人开始被这一学说吸引,也开始有粒子物理学家、天体物理学家加入合作研究阵营。

暗物质领域也的确需要一些新想法。虽然一个多世纪以来,天文学家不断在宇宙各处发现暗物质的痕迹,但始终未能找到任何暗物质粒子。原因并不是缺乏尝试。科学家们试过用大型强子对撞机(LHC)等仪器粉碎粒子,在粒子碎片中寻找暗物质的迹象。他们也试过将锗晶体、液氙和液氩埋在地下深处(比山脉和古老的金矿还要深),寻找与原子核发生碰撞的暗物质粒子。结果均一无所获,没有取得任何物理学家一致认同的成果。

与此同时,暗物质的天体物理学证据不断累积。宇宙中有一种神秘现象:物理学家计算了恒星在星系中的旋转速度后,发现星系边缘恒星的公转速度竟然和内部恒星差不多。但根据我们对引力的了解,外围恒星的运动速度应该慢得多才对,除非有某种看不见的力拉着它们前进。另外,星系团中的星系运动极为活跃,按理说应当早已分崩离析,除非有某种看不见的力将它们维系在一起。注意到共同点了吗?宇宙微波背景辐射是帮助我们了解宇宙诞生初期的最有效工具,而就连这其中也有只能用暗物质才能解释的特征。既然暗物质无处不在,为何我们就是找不到它呢?

一些研究人员开始怀疑自己找错了方向。大多数暗物质探测器都是为寻找假想中的WIMPs粒子(即弱相互作用大质量粒子)设计的。WIMPs粒子似乎是很合适的暗物质“候选者”,因为它可以由标准模型之外的超对称理论模型(supersymmetry)自然导出。该理论认为,所有基本亚原子粒子都有一颗尚未被发现的“伴粒子”。

关键词:暗物质粒子
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