一直以来,物理学家们都希望了解暗物质的本质

文章作者:管理一号 | 2019-04-15
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一直以来,物理学家们都期望了解暗物质的实质,这种神秘物质简直占有了国际的1/4,但咱们关于它们的实质却仍旧简直一窍不通

北京时间4月14日音讯,一直以来,物理学家们都期望了解暗物质的实质,这种神秘物质简直占有了国际的1/4,但咱们关于它们的实质却仍旧简直一窍不通。那终究是什么?有一种观念以为,暗物质实际上是由许多细小而“含糊”的小粒子组成的,其行为就像一个巨大的单一“粒子”。这是什么意思?后边再做解说。

但不论怎么,科学家们遇到了波折:他们搜索这种“含糊”超轻粒子的尽力没能成功。依据本年2月28日宣布在《国际学与天体粒子物理学》杂志上的最新研讨论文,最新展开的搜索作业终究是空手而归。

这样的成果显现,假如暗物质果真是由这类细小粒子组成的,那么它们的踪迹必定要比咱们幻想的愈加诡秘难测,简直不与惯例物质之间发作任何相互作用。

漆黑中心

暗物质是国际中最大的未解之谜之一。这种神秘物质不会与光发作相互作用,但却能够对周围物质施加引力影响。在整个国际的物质与能量组成中,暗物质大约占有了1/4,科学家们现在还没有找到组成暗物质的粒子,乃至还彻底没有澄清它终究是由什么组成的。

许多科学家置疑,暗物质是由一种被称作“弱交互作用大质量粒子”(WIMPs)的粒子所组成的。但这一理论存在几个显着的缺点。举例来说,依照这一理论给出的描绘,WIMPs粒子的存在应该会在国际大标准星系结构中发作某种微观结构,但迄今为止的天文学观测还没有对此给出证明。因而,天文学家们开端测验往另一个方向进行搜索,那就是咱们前面说到的“超轻质粒子”。

虽然关于暗物质的实质,现在有许多不同的理论,但其间没有任何一种理论是得到了足够多的依据支撑因而是无可辩驳的。正如本次这项研讨论文的合著者之一,俄罗斯科学院核子研讨所的专家谢尔盖·特洛茨基(Sergey Troitsky)所指出的那样,在这种情况下,科学家们不得不对一切理论逐一进行调查并进行扫除。

一些关于超轻质粒子的学说以为这类“含糊”的轻质粒子的质量大约要比电子轻10的28次方倍。而之所以会用“含糊”来描述它们,是因为其极小的质量意味着其性质和行为会和波十分相似,边界极为含糊。而这项最新研讨测验了一种从活动星系的光线中搜索此类粒子存在的办法,不过正如文章最初所言,科学家们这一次没能成功。

因为暗物质占有了国际的很大一部分,假如其真的是由这种超轻质粒子组成的,那么这种粒子的数量必定特别多才行。事实上科学家们以为这类粒子的数量能够多到什么程度:它们将处于一种共同的状况之下,就相似一种场,或许玻色-爱因斯坦凝集态——后者是指粒子在极点低温下通常会表现出来的一种特别状况,在这种状况下,许多粒子将凝集到一同,呈现出某种相似液体的行为。此刻,本来很多的粒子,其行为却具有了全体性,就像一个单一的全体,或许被视作一个单一粒子。

因而,或许暗物质的单个粒子确实不会与光发作相互作用,这也是为何科学家们如此苦苦寻找而难见其踪迹的原因之一,但在微观标准上,这种“场”会在电磁波偏振方面发作影响。跟着场的密度发作周期性震动,当光线在国际空间中传达的时分,其偏振效应会呈现相应改动。

理论上说,光线只需传达间隔超越325光年左右,这种偏振效应改动就会到达能够被观测到的境地。而这种场的震动效应直接取决于超轻质暗物质粒子的质量。因而,理论上说,只需对这种效应进行调查,科学家们便能够得到暗物质粒子的质量数值。

为了搜索这种因为超轻质暗物质粒子场发作的光线偏振效应,天文学家们查阅了由甚长基线干与阵列(VLBA)的前史存档数据。这是一套坐落美国新墨西哥州境内的射电望远镜阵列,由10台口径25米的射电望远镜组成。天文学家们将注意力会集在从大约30个星系中心宣布的光线上,这些星系中心无一例外都在向外喷发巨量的物质,发作的喷流长度能够到达数百光年。来自这些星系中心的光线都显现明显的偏振,而且此前就现已被具体研讨过,因而关于这些光线长时间时间标准上的偏振数据是现成的,能够直接取得。

谢尔盖·特洛茨基表明:“咱们常常使用现已出书的论文,或许能够揭露取得的数据库中的数据,来对一些基本粒子的性质进行束缚。但这一次咱们联络了咱们的射电天文学同行,他们对前史存档数据进行了从头发掘,依据咱们的意图从头进行了整理和剖析。”

经过对过去20年间前史数据的剖析,科学家们发现了多种偏振现象,但惋惜的是没有一种契合他们从前从理论上猜想的形式。活动星系核常常会发作不规则的脉动效应。但超轻质暗物质粒子发作的震动则是规则性的。

终究,科学家们并未找到与超轻质暗物质粒子存在的相关头绪,至少那种能够解说大标准上星系结构缺失的轻质粒子,在本次搜索作业中未能发现。但需求阐明的是,这样的成果并不能阐明这种粒子就肯定不存在。

谢尔盖·特洛茨基表明:“除了引力之外,无法确保构成暗物质的粒子与可见国际之间存在任何形式上的相互作用。要想找到这种具有必定质量,但除此之外没有任何相互作用的粒子将是十分困难的,虽然这好像是解说暗物质存在的最简略模型。”

虽然这项研讨好像会让传统超轻质暗物质粒子模型显得有些摇摇欲坠,但研讨人员现在还不计划将其抛弃。

以色列特拉维夫大学天文学家雷纳·巴卡纳(Rennan Barkana)表明:“关于暗物质,咱们仅有确认的是它必定不是由现代物理学中已知的某种粒子所组成的。因而,在咱们取得自然界暗物质确实凿观测依据之前,咱们都必须当心面临任何的猜想或猜想,坚持一个敞开的脑筋。”

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