科学家至今不知暗物质是温暖的还是寒冷的

czhuosu

自20世纪60年代的“广义相对论黄金时代”以来，科学家们一直认为宇宙的大部分由一种神秘的无形物质——暗物质组成。从那以后，科学家们试图用双管齐下的方法来解决这个谜。一方面，天体物理学家试图找到一种可以解释这种质量的候选粒子。

另一方面，天体物理学家试图找到一个理论基础来解释暗物质的行为。到目前为止，争论集中在是“热”还是“冷”的问题上，冷因其相对简单而享有优势。然而，哈佛-史密森尼天体物理中心(CfA)领导的一项新研究重新审视了暗物质可能实际上是“温暖”的观点

这是基于一个宇宙模型对星系形成的宇宙学模拟，该模型包含了相互作用的暗物质。模拟是由来自CfA、麻省理工学院卡维利天体物理和空间研究所、波茨坦莱布尼茨天体物理研究所和多个大学的国际研究团队进行的。这项研究最近发表在《皇家天文学会月报》上。说到它，暗物质的明明恰如其分。首先，它约占宇宙质量的84%，但既不发射、吸收也不反射光或任何其他已知形式的辐射。第二，它没有电磁电荷，也不与其他物质相互作用，除非通过重力，这是四种基本力中最弱的一种。第三，它不是由原子或它们通常的构件(即电子、质子和中子)组成的，这也是它神秘的本质。

因此，科学家们理论上认为它必须由某种新的物质组成，这种物质符合宇宙的规律，但在传统的粒子物理研究中却没有出现。不管暗物质的真实性质如何，自大爆炸后大约10亿年以来，它对宇宙的演化产生了深远的影响。事实上，它被认为在从星系的形成到宇宙微波背景辐射的分布的一切事物中起了关键作用。此外，考虑到暗物质所扮演的角色的宇宙学模型得到了对这两种截然不同的宇宙结构的观察的支持。此外，它们与宇宙参数一致，如宇宙膨胀的速度，宇宙本身受到神秘、不可见的力量(称为暗能量)的影响。

目前，最被广泛接受的暗物质模型假定，除了重力的影响，它不会与任何其他种类的物质或辐射(包括自身)发生相互作用——也就是说，它是“冷的”。这就是所谓的冷暗物质(CDM)场景，它通常以LCDM宇宙模型的形式与暗能量理论(由λ代表)相结合。

暗物质的这种理论形式也被称为非交互的，因为它不能通过除了最弱的基本力之外的任何东西与正常物质交互。正如CfA天文学家、该项研究的主要作者索旺纳克·博斯博士通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样:

“[清洁发展机制]是经过最充分测试的首选模式。这主要是因为在过去40年左右的时间里，人们一直在努力使用冷暗物质作为标准范式进行预测——然后将这些标准范式与真实数据进行比较——结果发现，总的来说，这种模型能够在很大范围内重现大量观察到的现象。”正如他所描述的那样，在利用“热暗物质”——在这种情况下是中微子——进行宇宙演化的数值模拟之后，冷暗物质场景成为了领先者。这些亚原子粒子非常类似于电子，但没有电荷。它们也非常轻，以至于几乎以光速穿越宇宙(换句话说，它们在运动学上是“热的”)。

“这些模拟表明，预测的分布看起来与今天的宇宙完全不同，”博斯补充道。因为这个原因，相反的极限开始被考虑，粒子出生时几乎没有任何速度(也就是“冷的”)。包括这个候选者的模拟更符合现代对宇宙的观察。

“在进行了与以前相同的星系聚类测试后，天文学家发现模拟宇宙和观测宇宙之间惊人的一致。在接下来的几十年里，冷粒子已经通过了比简单的星系聚类更严格、更重要的测试，而且它通常都以优异的成绩通过了这些测试。”

原文地址：今日头条

123457080

寒冷的。