新理论表明宇宙气泡可能伪造了暗物质

一项新的研究表明,在我们早期宇宙中膨胀的宇宙气泡可能导致了目前大量的暗物质,这种暗物质是在恒星上拉动而又不发光的物质。

该理论于10月9日在《物理评论快报》(The Physical Review Letters)上进行了描述,可以确切地解释暗物质是如何从早期宇宙的火热汤中凝结出来的。自从1933年天文学家弗里茨·兹维基(Fritz Zwicky)首次提出暗物质的存在以来,大量观察证据表明,某些东西正潜伏在阴影中,我们的眼睛甚至最新的科学仪器都看不到。暗物质通过施加在可见天文学家观察到的可见恒星和星系上的引力拖曳而留下指纹。这种引力的大小使科学家能够估算出宇宙由暗物质构成的百分比。目前的估计表明,这种深色物质占宇宙质量的80%。

研究合著者休斯敦莱斯大学物理学助理教授安德鲁·朗说:“尽管我们知道宇宙中包含多少暗物质,但数十年来,我们一直对暗物质的性质和起源感到疑惑。”“暗物质是基本粒子的集合吗?如果是的话,这些粒子的性质是什么,例如它们的质量和自旋?这些粒子施加什么力,它们经历什么相互作用?暗物质什么时候产生的?相互作用在其形成过程中发挥了重要作用?”澳大利亚墨尔本大学的长期物理学家Michael Baker和德国美因茨的约翰内斯·古腾堡大学的Joachim Kopp想回答这些问题中的最后一个-它何时形成以及如何形成?他们观察了宇宙形成的最早时期,即大爆炸开始后不到一纳秒的时间朗格说,这是粒子产生和破坏的“狂野西部”,其中粒子相互碰撞并迅速消灭。当时,宇宙是极高能量的基本粒子的炽热汤,类似于当今最大的粒子加速器中产生的夸克-胶子等离子体物理学家。这种原始汤是难以想象的热和稠密,而且太混乱了,无法形成更有序的亚原子粒子,例如质子和中子。

但是这次宇宙大战并没有持续很长时间。宇宙开始膨胀后,等离子体逐渐冷却,新粒子的产生停止了。同时,粒子彼此分开,碰撞速度骤然下降,直到其数量保持固定。剩下的粒子被科学家称为“热物质”,并成为了当今我们知道和喜欢的事物,例如原子,恒星,最终是人类。“除了今天已知的所有基本粒子之外,还有理由想象一下在早期宇宙中还存在其他粒子,例如暗物质。”

科学家们认为,这些假想的颗粒如今也可能以热文物的形式存在。在新的研究中,研究小组假设在大爆炸之后的几分之一秒内,等离子体经历了相变,类似于当物质从一种状态迁移到另一种状态时所发生的事情,例如当水蒸气气泡在一种状态下形成时。一锅沸腾的水,或蒸汽冷却下来形成水滴。

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