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暗物質可能在宇宙大爆炸之前就已存在

2019-08-12 11:16:26  來源:科技日報

暗物質是現代物理學中最難以捉摸的謎團之一,研究人員認為暗物質約占宇宙質量的80%,但暗物質究竟是什么以及它如何形成,一直是未解之謎。據物理學家組織網近日報道,美國約翰·霍普金斯大學的一項最新研究表明,暗物質可能在宇宙大爆炸之前就已存在。

盡管人們對暗物質的起源知之甚少,但天文學家已經證明,暗物質在星系和星系團的形成過程中發揮著至關重要的作用。雖然不能直接觀測到,但通過它們對可見物質在空間運動和分布的引力作用,可以知道有暗物質存在。

長期以來,研究人員認為,暗物質是大爆炸的遺骸。而最新研究作者、約翰·霍普金斯大學物理學和天文學博士后托米·騰卡能說:“如果暗物質真是大爆炸的遺骸,那么,我們應該已在不同的粒子物理實驗中直接看到了暗物質的‘蛛絲馬跡’。但迄今為止,所有尋找暗物質的實驗都以失敗告終。”

在最新研究中,研究團隊利用一個新的簡單數學框架表明,暗物質可能在大爆炸(即宇宙暴脹時期)之前就產生了。在宇宙暴脹時期,空間快速膨脹,這種膨脹據信會大量產生被稱為“標量”(scalars)的粒子。迄今為止,科學家只發現了一種標量粒子——希格斯玻色子。

騰卡能說:“我們不知道暗物質是什么,但如果它與任何標量粒子有關,它可能比大爆炸還要古老。”

雖然暗物質在大爆炸之前就已存在的觀點并不新鮮,但其他理論學家一直未能提出支持這一觀點的計算方法。騰卡能說,新研究表明,研究人員總是忽略了暗物質起源最簡單的數學假設。

新研究還提出了一種通過觀察暗物質在宇宙中的分布特征來測試其起源的方法。騰卡能說:“雖然暗物質很難在粒子實驗中找到,但它可以在天文觀測中發現。歐幾里得衛星將于2022年發射,屆時,我們將了解到更多有關暗物質起源的信息。如果暗物質由大爆炸前誕生的新粒子組成,它們將以一種獨特的方式影響星系在天空中的分布。”

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