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  • 暗物质究竟是什么?人类暗物质搜寻计划再次空手而归

    来源:www.honkerbase.com 发布时间:2019-09-26

    物理学家长期以来一直想要了解暗物质的性质,暗物质占宇宙的近四分之一,但我们对它们的性质一无所知。

    新浪科技讯北京时间4月14日消息,物理学家们一直希望了解暗物质的本质,这种神秘的物质几乎占据了宇宙的四分之一,但我们仍然几乎没有任何已知的。它是什么?有观点认为,暗物质实际上是由大量微小的“模糊”小颗粒组成,这些小颗粒的行为就像一个巨大的单个“粒子”。这是什么意思?我稍后会解释。

    但无论如何,科学家们遇到了挫折:他们寻找这种“模糊”超轻粒子的努力失败了。根据今年2月28日在杂志《宇宙学与天体粒子物理学》上发表的最新研究论文,最新的搜索工作终于空手而归。

    这样的结果表明,如果暗物质真的是由这种微小的粒子组成,那么它们的痕迹必然比我们想象的更加混乱,与传统物质的相互作用很小。

    黑暗核心

    暗物质是宇宙中最大的神秘之一。这种神秘的物质不与光相互作用,但它可以对周围的物质施加重力影响。在宇宙的物质和能量成分中,暗物质约占四分之一。科学家尚未发现构成暗物质的粒子,他们甚至都没有发现它是由什么构成的。

    许多科学家怀疑暗物质是由称为“弱相互作用的大质量粒子”(WIMPs)的粒子组成的。但这个理论有几个明显的缺陷。例如,根据该理论给出的描述,WIMPs粒子的存在应该在宇宙的大型星系中产生某种微观结构,但迄今为止的天文观测尚未得到证实。因此,天文学家开始尝试向另一个方向搜寻,即我们前面提到的“超轻粒子”。

    尽管关于暗物质的性质有许多不同的理论,但它们都没有足够的证据支持,因此是无可辩驳的。作为本研究论文的共同作者之一,俄罗斯科学院核研究所专家谢尔盖特罗伊茨基指出,在这种情况下,科学家们必须逐一掌握所有理论。调查和排除。

    关于超轻粒子的一些理论表明,这种“模糊”光粒子的质量大约是电子质量的八倍。它们被“模糊”描述的原因是因为它们极小的质量意味着它们的性质和行为将与波浪非常相似,并且边界极其模糊。这项最新的研究尝试了一种从活跃星系的光线中寻找这种粒子的存在的方法,但正如文章开头的那样,科学家这次失败了。

    由于暗物质占据宇宙的大部分,如果它真的由这种超轻粒子组成,则这种粒子的数量必须特别大。事实上,科学家认为这些粒子的数量可以和它们一样大:它们将处于一个独特的状态,类似于一个场,或者玻色 - 爱因斯坦凝聚物,后者指的是一个特殊的状态,通常表现为在低温下,其中大量颗粒将聚结在一起并表现出类似液体的行为。此时,原始无数粒子具有整体行为,如单个整体或单个粒子。

    因此,也许暗物质的单个粒子不与光相互作用,这是科学家如此难以发现和难以看到的原因之一,但在宏观尺度上,这个“场”将在电磁波中极化。方面有影响。随着场的密度周期性地波动,当光传播通过宇宙时,其极化效应相应地改变。

    从理论上讲,只要光的传播时间超过325光年,这种极化的变化就会达到可以观察到的程度。该场的振荡效应直接取决于超轻暗物质粒子的质量。因此,从理论上讲,只要观察到这种效应,科学家就可以获得暗物质粒子的质量值。

    为了寻找由超轻质暗物质粒子场产生的光的极化效应,天文学家研究了来自非常长的基线干扰阵列(VLBA)的历史档案数据。这是美国新墨西哥州的射电望远镜阵列,由10个直径25米的射电望远镜组成。天文学家一直关注从大约30个星系的核心发出的光,所有这些星系都无一例外地向外喷射大量的物质,产生的射流可以达到数百光年。来自这些星系核心的光显示出明显的极化,并且之前已经对其进行了详细研究,因此这些射线的长期时间尺度上的极化数据很容易获得并且可以直接获得。

    谢尔盖托洛茨基说:“我们经常使用已发表的论文或公开数据库中的数据来约束某些基本粒子的性质。但这次我们联系了我们的射电天文学同行。他们重新挖掘了历史档案数据并进行了重组。并根据我们的目的进行分析。“

    通过对过去20年历史数据的分析,科学家发现了多种极化现象,但不幸的是,它们都没有符合先前理论预测的模式。活跃的星系核经常产生不规则的脉动效应。然而,由超浅暗物质颗粒引起的震动是规则的。

    最后,科学家们没有找到关于超轻暗物质粒子存在的线索,至少可以解释大尺度星系丢失的光粒子,这在这次搜索中是找不到的。然而,应该注意的是,这样的结果并不意味着这种颗粒绝对不存在。

    谢尔盖托洛茨基说:“除了引力之外,无法保证构成暗物质的粒子与可见世界之间会有任何正式的相互作用。要找到具有一定品质的物质,但除此之外别无其他。相互作用的粒子将是非常困难的,虽然这似乎是解释暗物质存在的最简单的模型。“

    虽然这项研究似乎使传统的超轻质暗物质粒子模型看起来有些动荡,但研究人员目前还没有计划放弃。

    以色列特拉维夫大学的天文学家Rennan Barkana说:“关于暗物质,我们只能确定它不能由现代物理学中已知的某些粒子组成。因此,在我们的自然界中,固体问题,我们必须小心面对任何猜测或猜测,并保持开放的心态。“ (晨风)

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