暗物质可能有自己的无法看见的元素周期表

发布时间：2023-11-11 15:07:36 所属栏目：动态来源：

导读：最新研究表明，在宇宙诞生的最初数分钟里便有可能产生出大部分的暗物质。这些粒子随后被困在了超密集的区域中。其中一些区域分裂成了黑洞，然后溶解成多种暗物质粒子“物种”的淋浴，创造了一个由看不见的

最新研究表明，在宇宙诞生的最初数分钟里便有可能产生出大部分的暗物质。这些粒子随后被困在了超密集的区域中。其中一些区域分裂成了黑洞，然后溶解成多种暗物质粒子“物种”的淋浴，创造了一个由看不见的元素组成的“暗物质周期表”，研究作者提出了这样的建议。

物理学家仍然难以解释暗物质——这种神秘的、看不见的物质形式，占据了宇宙绝大部分的质量。虽然宇宙学家和天文学家已经发现了暗物质存在的间接证据，从星系内的恒星旋转速度到宇宙中可见的最大结构，但他们还没有确定暗物质到底是什么。

以前的工作认为暗物质很简单：一种单一的、极轻的粒子，充斥着宇宙，几乎不与正常物质相互作用。但是对这种新粒子的激烈搜索却一无所获。这让宇宙学家怀疑，暗物质粒子可能更稀少，但也更重。然而，理论物理学家一直难以找到一种模型，能够在早期宇宙中产生正确数量的这种重粒子。在新的研究中，发表在10月份的预印本数据库arXiv上，一组宇宙学家找到了一种在大爆炸后不久产生大量暗物质粒子的方法。诀窍是在其中加入黑洞。

细心的网友可能发现，这四种力原来是从一种统一的力分裂出来的，而这统一的力，也正是当今物理学头顶最大的一朵乌云。

在每次转变时，潜在的物理学都发生了变化。这听起来并不太疯狂，因为科学家可以在粒子加速器中复现这些转变中的最后一个：在足够高的能量下，重现大爆炸的最初几秒钟，我们可以观察到电磁力和弱核力合并为一体。

在遥远的宇宙的早期，主要是自然界的基本原子的力大体上经历了前面的几次剧烈的不可逆转的相变，从最初的统一力分裂成了现在的四种力。在每次相变时，宇宙的物理规律都发生了改变。科学家可以在粒子加速器中模拟这些相变中的最后一次，当能量达到足够高的水平时，我们可以看到电磁力和弱核力重新合并为一种力。研究人员发现，在这些相变中，有一些超重的暗物质粒子被困在了宇宙的某些区域中。这些区域就像泡沫一样，与周围的宇宙有着不同的物理状态。如果相变发生得非常快速和混乱，就会形成很多这样的泡沫，其中一些已经完成了相变，而另一些还保持着旧的物理状态（这就像水沸腾时，水的气态形成了被液态水环绕的泡沫一样）。

在他们的模型中，最早的暗物质是轻的，但后期的暗物质是重的。在这种情况下，暗物质被困在泡沫中，密度飙升到所有暗物质坍缩并形成黑洞的程度。这些黑洞很快通过霍金辐射（黑洞以热能的形式缓慢“泄漏”出辐射）蒸发掉，这发生在正常物质出现之前。

但是当黑洞蒸发时，暗物质又卷土重来，因为黑洞在死亡之前吐出了新的暗物质粒子，团队的模型显示。这种巧妙的机制限制了宇宙中大量暗物质的总量，因为只有一部分暗物质能在黑洞完全蒸发之前逃脱出来。

这个蒸发过程还产生了一系列的暗物质粒子物种。虽然所有的暗物质粒子都有许多共同的特征（比如可能几乎完全看不见），但它们在质量、速度和与正常物质相互作用的方式上有所不同。

在这个模型中，暗物质是由不同种类的粒子组成的庞大集合，就像正常物质由整个元素周期表组成一样。这个想法的实验证据还有很长的路要走，因为它现在是一个深刻的假设概念。直接检测到一种或多种暗物质粒子物种肯定会增强这个想法。而天文学家目前正在开发观测大爆炸引起的引力波的方法，这也可能提供一些线索。天文学家已经发现了许多宇宙微波背景辐射，它们在我们银河系中的位置可能是有意义的。

（编辑：聊城站长网）

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