盘点暗物质到底是什么？

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相信大家在很多电影或各种渠道都有听说过暗物质，那么暗物质到底是什么呢？暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型（ΛCDM模型）可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。

目前一种被广泛接受的理论认为，组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”（weakly interacting massive particle, WIMP），其质量和相互作用强度在电弱标度附近， 在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得目前观测到的剩余丰度。此外，也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的，例如轴子（axion），惰性中微子（sterile neutrino）等。在2012年4月，独立于费米团队之外的一位科学家、德国马普学会物理学研究所的克里斯托夫·韦尼格（Christoph Weniger）令天体物理学界为之一振，他提出费米卫星其实已经看到了暗物质信号——并非来自矮星系，而是来自于银河系中心附近。他的研究指出，来自这个大致方向上的伽马射线明显超出一大截，能量全都在130 GeV（十亿电子伏特）附近（详见《宇宙学及天体粒子物理学报》，DOI: 10.1088/1475-7516/2012/08/007）。这一信号就隐藏在费米卫星公开发布的数据当中。这个信号很弱，最强的地方也不在银河系中心（那里才人们预期暗物质应该会聚集的地方），而是偏离中心有1度左右。这一偏差使人们产生了怀疑，认为这一结果只是费米卫星校准不当的结果。

另一种可能是，普通物质搅乱了暗物质。至少，美国加利福尼亚大学伯克利分校的迈克·库伦（Mike Kuhlen）在2012年进行的一项模拟给出了这样的暗示（详见http://arxiv.org/abs/1208.4844）。库伦说：“这让我吃惊，但只要考虑气体和恒星，你几乎立即就能看到模拟中的暗物质偏离了中心。”如此看来，只要考虑普通物质的影响，标准冷暗物质模式就不会有任何问题了。别这么着急，弗伦克说。如果是超对称粒子的相互湮灭产生了这些伽马射线，它们就不应该全都携带着某一个标准能量，能量范围应该更宽才对：湮灭机制会产生电子和正电子，它们会在无法预料的反复爆发中逐步释放它们的能量。他说：“这种情况绝对令人着迷，但我认为我们还没有观测到它。”如果搜寻暗物质的众多实验开始给出一致的结果，事情或许会在一瞬间发生改变。但这至少还要好几年的时间。在此期间，各种意见不合仍会不绝于弗伦克的耳朵。“我们不知道冷暗物质是否正确，”他说，“但如果每个人都只是盲从于某个想法的话，事情就不会再有进展了。”

本文选自：今日头条
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