新研究表明：在我们的宇宙中可能存在一个“暗镜”宇宙，在那里原子无法形成

黄俊琼

一个彩色的星系团，显示了不可见的暗物质（蓝色）和常规的可见物质（红色、绿色和橙色）。（图片来源:电台:GBT绿色银行天文台/国家科学基金会（NSF）；光学:日本国家天文台/HSC-SSP合作的斯巴鲁望远镜；x射线:欧洲航天局（欧空局）/XMM-Newton/XXL勘测联合会。)

（）据美国生活科学网站（保罗·萨特）：如果暗物质世界是我们自己的一面镜子，只是有一套破碎的规则，会怎么样？一项新的理论表明，这可能解释为什么暗物质如此丰富却不可见。

暗物质是神秘的未知物质，似乎构成了宇宙中所有质量的大部分；对于每2磅（1千克）的普通物质，大约有10磅（5千克）的暗物质。它不与光或正常物质相互作用。科学家能够探测到它的唯一方法是通过它对正常物质的微妙引力影响，例如星系内恒星的运动和宇宙时间中超大结构的增长。

可能很容易认为，因为物质和暗物质以不同的规则运行，一个将完全主导另一个。尽管性质大相径庭，但正常物质和暗物质的数量仍然大致相同。这似乎是一个奇怪的巧合。为了解释这一点，科学家们提出它们之间可能存在某种隐藏的联系。他们于1月22日在预印本期刊arXiv上发表了他们的研究。

研究人员假设，对于正常物质中的每一种物理相互作用，在暗物质世界中都有一面镜子。研究人员说，这将是自然界中一种新的对称，将正常世界和暗物质世界联系在一起。

这种对称性将有助于解释为什么暗物质和普通物质的丰度大致相同。

在论文中，研究人员指出了另一个奇怪的巧合。在正常物质的物理学中，中子和质子的质量几乎完全相同，这使它们能够结合在一起并形成稳定的原子。如果质子稍微重一点，它就会完全不稳定，并在几分钟内衰变，从而不可能形成原子。在这个假想的场景中，宇宙将留下一片自由漂浮的中子海洋。

研究人员认为，也许这个想象中的破碎宇宙可能是我们宇宙的暗物质镜像版本中的现实。物理学的一种特殊组合导致质子的质量与中子大致相同；也许在暗物质镜中，这种物理组合以不同的方式发挥作用，导致“暗质子”蒸发并留下一片“暗中子”海洋——我们称之为暗物质。

研究人员指出，虽然这种拟议的镜像模型允许暗物质粒子之间可能存在丰富的相互作用——暗原子、暗化学和暗元素周期表——但不可能有太多的相互作用。如果暗物质与自身的相互作用频繁，它将比科学家想象的更容易聚集在一起。因此大多数暗物质必须相对简单——自由漂浮的中性粒子的海洋。

这些额外的相互作用将成为我们化学世界的一面黑暗镜子，可能使未来的科学家能够检验这一理论。在早期宇宙中，当第一批元素在核等离子体中形成时，正常物质经历了核合成。如果这个新想法是正确的，那么暗物质中也发生了镜像核合成。在那些混乱的早期，两个世界之间的通道可能已经打开，使它们能够相互影响。

通过仔细测量元素形成的速度——这是下一代宇宙学天文台希望做到的——科学家们可能会找到其中一个通道的证据，并一窥镜面黑暗宇宙。