暗物质可能在宇宙大爆炸之前就出现了

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暗物质是宇宙中只能通过引力效应推断其存在，但由于没有电磁辐射而不能直接看到的物质。宇宙中这种暗物质的质量远超过恒星和星系等可见物质的质量，因而对星系形成乃至宇宙演化等问题有重大影响。

暗物质是现代物理学中最难以捉摸的谜团之一，研究人员认为暗物质约占宇宙质量的80%，但暗物质究竟是什么以及它如何形成，一直是未解之谜。据物理学家组织网近日报道，美国约翰·霍普金斯大学的一项最新研究表明，暗物质可能在宇宙大爆炸之前就已存在。

尽管人们对暗物质的起源知之甚少，但天文学家已经证明，暗物质在星系和星系团的形成过程中发挥着至关重要的作用。虽然不能直接观测到，但通过它们对可见物质在空间运动和分布的引力作用，可以知道有暗物质存在。

长期以来，研究人员认为，暗物质是大爆炸的遗骸。而最新研究作者、约翰·霍普金斯大学物理学和天文学博士后托米·腾卡能说：“如果暗物质真是大爆炸的遗骸，那么，我们应该已在不同的粒子物理实验中直接看到了暗物质的‘蛛丝马迹’。但迄今为止，所有寻找暗物质的实验都以失败告终。”

在最新研究中，研究团队利用一个新的简单数学框架表明，暗物质可能在大爆炸（即宇宙暴胀时期）之前就产生了。在宇宙暴胀时期，空间快速膨胀，这种膨胀据信会大量产生被称为“标量”（scalars）的粒子。迄今为止，科学家只发现了一种标量粒子——希格斯玻色子。

暗物质研究中最重要的是它们究竟是什么的问题。现不能排除它们一部分也许是由质子、中子等重子组成的普通物质，但仅由于辐射太弱而尚未被观测到，如木星类行星、由于质量小于核燃烧临界值（约8%太阳质量）的褐矮星、中子星和黑洞等恒星遗迹，或者分子氢云等。有些来自引力透镜效应的证据表明，银河系中的确存在这类称为大质量致密晕天体（MACHO）的暗物质。但大爆炸核合成对重子丰度的严格约束，使得大部分暗物质不可能以重子形式存在。根据大爆炸理论，当宇宙年龄约3分钟时，由原初质子和中子合成质量比22%～25％的氦，以及痕量的氘、氦?3和锂?7。这些原初轻元素的丰度只依赖于重子密度ΩB。其中氘丰度对重子密度最敏感。由类星体光谱中星际氢云吸收线的测量可知氘丰度D/H约2×10?4～2×10?5，对应于ΩBh2=0.005～0.024。这也同氦和锂的观测一致。若无量纲哈勃常数h为0.5～0.8，则ΩB为0.008～0.096。ΩB明显小于0.23是存在非重子暗物质的有力证据。在已发现的基本粒子中，中微子是只参与弱相互作用和引力相互作用的轻子，它们在宇宙中的数密度几乎与微波背景光子相仿，约为重子的10亿倍。假如非重子暗物质完全由中微子组成，宇宙学约束将要求三种中微子的质量和约为40电子伏。虽然有证据显示中微子具有非零的静质量，但要在实验上精确测定非常困难。


本文选自：今日头条

傲雪风

科学家在猜，我也是在猜？瞎猜呗。