新理論表明：暗物質(zhì)或是來自其他維度的“宇宙難民”

暗物質(zhì)是一種難以捉摸的物質(zhì)，占宇宙質(zhì)量的大部分，它可能由被稱為引力子的質(zhì)量粒子組成，這種粒子在大爆炸后的第一個(gè)瞬間首次出現(xiàn)。最近一項(xiàng)新的理論表明，這些假想的粒子可能是來自其他維度的“宇宙難民”。

研究人員的計(jì)算表明，這些粒子可能產(chǎn)生了恰到好處的數(shù)量，能夠解釋暗物質(zhì)，而暗物質(zhì)只能通過其對普通物質(zhì)的引力來“看到”。該研究的合著者、法國里昂大學(xué)的物理學(xué)家賈科莫·卡恰帕格里亞說：“大質(zhì)量引力子是由早期宇宙中普通粒子的碰撞產(chǎn)生的。對于大質(zhì)量引力子來說，這個(gè)過程被認(rèn)為太罕見了，不可能成為暗物質(zhì)候選者。”

但近期發(fā)表在《物理評論快報(bào)》雜志上的一項(xiàng)新研究中，卡恰帕格里亞聯(lián)合韓國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在早期宇宙中產(chǎn)生的這些引力子足以解釋人們目前在宇宙中探測到的所有暗物質(zhì)。

研究發(fā)現(xiàn)，如果存在引力子，其質(zhì)量將低于1兆電子伏特(MeV)，因此不會(huì)超過電子質(zhì)量的兩倍。這一質(zhì)量水平遠(yuǎn)低于希格斯玻色子為普通物質(zhì)產(chǎn)生質(zhì)量的規(guī)模，這是該模型產(chǎn)生足夠多的普通物質(zhì)以解釋宇宙中所有暗物質(zhì)的關(guān)鍵。相比之下，根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的數(shù)據(jù)，已知最輕的粒子是中微子，其重量不到2MeV，而質(zhì)子的重量約為940MeV。

該團(tuán)隊(duì)在尋找其他維度的證據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)了這些假設(shè)的引力子，一些物理學(xué)家懷疑，這些其他維度與觀測到的三維空間和第四維度時(shí)間并存。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的理論，當(dāng)引力通過其他的維度傳播時(shí)，它在宇宙中以大質(zhì)量引力子的形式出現(xiàn)。但這些粒子只會(huì)與普通物質(zhì)產(chǎn)生微弱的相互作用，而且只能通過引力實(shí)現(xiàn)。這一描述與人們所知的暗物質(zhì)很相似，暗物質(zhì)不與光相互作用，但在宇宙中到處都能感受到引力的影響。例如，這種引力影響就是阻止星系分裂的原因。

過去，物理學(xué)家認(rèn)為引力子不太可能是暗物質(zhì)候選者，因?yàn)楫a(chǎn)生它們的過程極其罕見。但研究小組發(fā)現(xiàn)，在大爆炸后的皮秒(萬億分之一秒)內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生比過去理論所暗示的更多的引力子。研究發(fā)現(xiàn)，這種增強(qiáng)足以讓大質(zhì)量引力子完全解釋人們在宇宙中探測到的暗物質(zhì)數(shù)量。

該團(tuán)隊(duì)的理論將大型強(qiáng)子對撞機(jī)等粒子加速器上進(jìn)行的物理學(xué)研究與重力學(xué)聯(lián)系起來。這意味著強(qiáng)大的粒子加速器將來可以尋找這些潛在暗物質(zhì)粒子的證據(jù)。(科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

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