據(jù)外媒報(bào)道，到目前為止，神秘的暗物質(zhì)仍然令人捉摸不透。現(xiàn)在，約翰斯·霍普金斯大學(xué)的一位物理學(xué)家已經(jīng)提出了一個(gè)新的理論，有助于解釋這些東西，但同時(shí)也讓它看起來(lái)更奇怪。根據(jù)這項(xiàng)新研究，暗物質(zhì)可能起源于宇宙大爆炸之前。

　　“大爆炸宇宙論”認(rèn)為，宇宙是由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于大約 137 億年前一次大爆炸后膨脹形成的。人們認(rèn)為暗物質(zhì)就像常規(guī)物質(zhì)一樣從大爆炸中產(chǎn)生 - 它似乎是我們所看到的宇宙的大規(guī)模結(jié)構(gòu)的原因。

　　暗物質(zhì)

　　隨著宇宙的不斷膨脹，暗物質(zhì)密度的微小波動(dòng)意味著在質(zhì)量更大的地區(qū)，膨脹速度減慢。暗物質(zhì)的額外質(zhì)量引力吸引了該區(qū)域的正常物質(zhì)，隨著物質(zhì)密度的增加，它最終會(huì)坍塌并向第一顆恒星發(fā)射。這就解釋了為什么恒星傾向于聚集在星系中，而星系又聚集成星系團(tuán)。

　　雖然已經(jīng)有大量證據(jù)表明暗物質(zhì)大量存在于宇宙中，但暗物質(zhì)尚未被直接探測(cè)到，這使研究變得棘手。因此，我們并不真正知道它是由什么構(gòu)成的，但是候選粒子并不缺乏。

　　科學(xué)家建議的候選者包括暗光子，弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP），軸子，甚至像矮行星一樣大的“ 宏觀 ”粒子和像中子星一樣密集的粒子。不幸的是，盡管進(jìn)行了大量旨在檢測(cè)它們的實(shí)驗(yàn)，但尚未出現(xiàn)任何這些候選物的跡象。

　　根據(jù)這項(xiàng)新研究，其原因在于假設(shè)暗物質(zhì) - 無(wú)論它是什么 - 是在大爆炸期間產(chǎn)生的。“如果暗物質(zhì)確實(shí)是大爆炸的殘余物，那么在很多情況下，研究人員應(yīng)該已經(jīng)在不同的粒子物理實(shí)驗(yàn)中看到了暗物質(zhì)的直接信號(hào)，”該研究的作者 Tommi Tenkanen 說(shuō)。

　　那么替代方案是什么？根據(jù) Tenkanen 的說(shuō)法，暗物質(zhì)的起源可能早于宇宙大爆炸本身。

　　在大爆炸之前

　　這個(gè)想法并不像聽(tīng)起來(lái)那么瘋狂。在大多數(shù)人的心目中，宇宙大爆炸是所有時(shí)空的開(kāi)始，在此之前沒(méi)有任何東西存在。但這可能不完全準(zhǔn)確。一些物理學(xué)家說(shuō)，宇宙微波背景為我們提供了大爆炸之前可能存在某些東西的線索。

　　首先，宇宙永遠(yuǎn)不會(huì)熱到足以達(dá)到奇點(diǎn)。最重要的是，還有兩個(gè)觀察到的宇宙特征表明了更多：它似乎是空間平坦的，而不是彎曲的。并且溫度波動(dòng)平均在所有方向上相同。

　　這兩件事可以通過(guò)一種稱為宇宙膨脹的理論來(lái)解釋，宇宙膨脹是指宇宙呈指數(shù)級(jí)膨脹的時(shí)期。該理論認(rèn)為，這一時(shí)期結(jié)束于 137 億年前，我們稱之為大爆炸的物質(zhì)爆發(fā)，然后宇宙繼續(xù)以不同的速度膨脹。這意味著宇宙大爆炸啟動(dòng)了我們現(xiàn)在稱之為家園的宇宙 - 但這不是一切的開(kāi)始。例證：暗物質(zhì)本身。

　　早期的暗物質(zhì)

　　這項(xiàng)新研究表明，雖然常規(guī)物質(zhì)是在宇宙大爆炸期間產(chǎn)生的，但在宇宙膨脹期間，暗物質(zhì)的出現(xiàn)較早。隨著宇宙迅速膨脹，它產(chǎn)生了一種稱為標(biāo)量的粒子，其自旋為零。到目前為止，只發(fā)現(xiàn)了一種類型的標(biāo)量粒子 - 著名的希格斯玻色子 - 但根據(jù) Tenkanen 的說(shuō)法，暗物質(zhì)也可能屬于這一類。

　　Tenkanen 提出了他所描述的暗物質(zhì)起源最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方案。在這個(gè)框架中，暗物質(zhì)是一種在宇宙膨脹過(guò)程中產(chǎn)生的標(biāo)量粒子，重要的是它可以很好地解釋我們已經(jīng)測(cè)量過(guò)的暗物質(zhì)和規(guī)則物質(zhì)的相互作用。

　　“我們不知道暗物質(zhì)是什么，但如果它與任何標(biāo)量粒子有關(guān)，它可能比大爆炸更老，”Tenkanen 說(shuō)。“通過(guò)提出的數(shù)學(xué)方案，我們不必假設(shè)可見(jiàn)光和暗物質(zhì)之間的新型相互作用超出重力，我們已經(jīng)知道它存在于那里。”

　　方便的是，這種形式的暗物質(zhì)完全適合我們所知道的故事的其余部分。在大爆炸之后，已經(jīng)存在的暗物質(zhì)的斑塊結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)影響常規(guī)物質(zhì)聚集在一起的方式，并最終形成我們今天看到的星系和星團(tuán)。這意味著可以通過(guò)研究這些宇宙結(jié)構(gòu)來(lái)支持這一理論，它甚至可以告訴我們更多關(guān)于這個(gè)神秘的大爆炸之前的時(shí)間。

　　“這項(xiàng)研究揭示了粒子物理學(xué)和天文學(xué)之間的新聯(lián)系，”Tenkanen 說(shuō)道。“如果暗物質(zhì)由大爆炸之前產(chǎn)生的新粒子組成，它們會(huì)以獨(dú)特的方式影響星系在天空中的分布方式。這種聯(lián)系可以用來(lái)揭示它們的身份，并對(duì)大爆炸前的時(shí)間作出結(jié)論。”

　　Tenkanen 表示，目前正在尋找其他候選者的實(shí)驗(yàn)，很難發(fā)現(xiàn)這些特殊的粒子，但即將出現(xiàn)的衛(wèi)星，如歐洲航天局的 Euclid 可能有所幫助。

　　“雖然這種類型的暗物質(zhì)難以在粒子實(shí)驗(yàn)中找到，但它可以揭示它在天文觀測(cè)中的存在，”Tenkanen 說(shuō)道。當(dāng) Euclid 衛(wèi)星于 2022 年發(fā)射時(shí)，我們將很快了解更多關(guān)于暗物質(zhì)起源的信息。看看它將揭示暗物質(zhì)的內(nèi)容以及它的發(fā)現(xiàn)是否可以用來(lái)窺探大爆炸之前的時(shí)代將是非常令人興奮的。”

　　這項(xiàng)新研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的新理论认为暗物质可能起源于宇宙大爆炸之前的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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