據(jù)外媒報道，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·霍普金斯大學的一位物理學家已經(jīng)提出了一個新的理論，有助于解釋這些東西，但同時也讓它看起來更奇怪。根據(jù)這項新研究，暗物質(zhì)可能起源于宇宙大爆炸之前。

　　“大爆炸宇宙論”認為，宇宙是由一個致密熾熱的奇點于大約 137 億年前一次大爆炸后膨脹形成的。人們認為暗物質(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。

　　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，盡管進行了大量旨在檢測它們的實驗，但尚未出現(xiàn)任何這些候選物的跡象。

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

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

　　在大爆炸之前

　　這個想法并不像聽起來那么瘋狂。在大多數(shù)人的心目中，宇宙大爆炸是所有時空的開始，在此之前沒有任何東西存在。但這可能不完全準確。一些物理學家說，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，宇宙永遠不會熱到足以達到奇點。最重要的是，還有兩個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。并且溫度波動平均在所有方向上相同。

　　這兩件事可以通過一種稱為宇宙膨脹的理論來解釋，宇宙膨脹是指宇宙呈指數(shù)級膨脹的時期。該理論認為，這一時期結(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了我們現(xiàn)在稱之為家園的宇宙 - 但這不是一切的開始。例證：暗物質(zhì)本身。

　　早期的暗物質(zhì)

　　這項新研究表明，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)了一種類型的標量粒子 - 著名的希格斯玻色子 - 但根據(jù) Tenkanen 的說法，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)起源最簡單的數(shù)學方案。在這個框架中，暗物質(zhì)是一種在宇宙膨脹過程中產(chǎn)生的標量粒子，重要的是它可以很好地解釋我們已經(jīng)測量過的暗物質(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，但如果它與任何標量粒子有關(guān)，它可能比大爆炸更老，”Tenkanen 說。“通過提出的數(shù)學方案，我們不必假設可見光和暗物質(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。這意味著可以通過研究這些宇宙結(jié)構(gòu)來支持這一理論，它甚至可以告訴我們更多關(guān)于這個神秘的大爆炸之前的時間。

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

　　Tenkanen 表示，目前正在尋找其他候選者的實驗，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)難以在粒子實驗中找到，但它可以揭示它在天文觀測中的存在，”Tenkanen 說道。當 Euclid 衛(wèi)星于 2022 年發(fā)射時，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)是否可以用來窺探大爆炸之前的時代將是非常令人興奮的。”

　　這項新研究發(fā)表在《物理評論快報》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內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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