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暗物质或是来自其他维度的“宇宙难民”

2022-04-13 08:52:17 | 来源: 科技日报 | 责编: 郑思雯
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  暗物质是一种难以捉摸的物质,占宇宙质量的大部分,它可能由被称为引力子的质量粒子组成,这种粒子在大爆炸后的第一个瞬间首次出现。最近一项新的理论表明,这些假想的粒子可能是来自其他维度的“宇宙难民”。

  研究人员的计算表明,这些粒子可能产生了恰到好处的数量,能够解释暗物质,而暗物质只能通过其对普通物质的引力来“看到”。该研究的合著者、法国里昂大学的物理学家贾科莫·卡恰帕格里亚说:“大质量引力子是由早期宇宙中普通粒子的碰撞产生的。对于大质量引力子来说,这个过程被认为太罕见了,不可能成为暗物质候选者。”

  但近期发表在《物理评论快报》杂志上的一项新研究中,卡恰帕格里亚联合韩国物理学家发现,在早期宇宙中产生的这些引力子足以解释人们目前在宇宙中探测到的所有暗物质。

  研究发现,如果存在引力子,其质量将低于1兆电子伏特(MeV),因此不会超过电子质量的两倍。这一质量水平远低于希格斯玻色子为普通物质产生质量的规模,这是该模型产生足够多的普通物质以解释宇宙中所有暗物质的关键。相比之下,根据美国国家标准与技术研究所的数据,已知最轻的粒子是中微子,其重量不到2MeV,而质子的重量约为940MeV。

  该团队在寻找其他维度的证据时发现了这些假设的引力子,一些物理学家怀疑,这些其他维度与观测到的三维空间和第四维度时间并存。

  根据该团队的理论,当引力通过其他的维度传播时,它在宇宙中以大质量引力子的形式出现。但这些粒子只会与普通物质产生微弱的相互作用,而且只能通过引力实现。这一描述与人们所知的暗物质很相似,暗物质不与光相互作用,但在宇宙中到处都能感受到引力的影响。例如,这种引力影响就是阻止星系分裂的原因。

  过去,物理学家认为引力子不太可能是暗物质候选者,因为产生它们的过程极其罕见。但研究小组发现,在大爆炸后的皮秒(万亿分之一秒)内,会产生比过去理论所暗示的更多的引力子。研究发现,这种增强足以让大质量引力子完全解释人们在宇宙中探测到的暗物质数量。

  该团队的理论将大型强子对撞机等粒子加速器上进行的物理学研究与重力学联系起来。这意味着强大的粒子加速器将来可以寻找这些潜在暗物质粒子的证据。

  

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