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宇宙解码 - 暗物质是“幽灵”吗?到底是谁制造了暗物质?

2020-3-25 07:22| 发布者: 大龙须巷| 查看: 3562| 评论: 0|原作者: IT之家|来自: IT之家

摘要: 自20世纪60年代以来,天文学家们已经建立了一个理论,即宇宙中所有可见的物质(也就是我们所说的宇宙物质)。重子或“发光物质”实际上只构成了实际存在物质的一小部分。为了让主流的、经受了时间考验的引力理论

自20世纪60年代以来,天文学家们已经建立了一个理论,即宇宙中所有可见的物质(也就是我们所说的宇宙物质)。重子或“发光物质”实际上只构成了实际存在物质的一小部分。为了让主流的、经受了时间考验的引力理论(广义相对论定义的引力)起作用,科学家们不得不假设宇宙中大约85%的质量是由“暗物质”组成的。

尽管经过了几十年的研究,科学家们仍未找到暗物质及其组成粒子及其起源的任何直接证据,但是科学家们知道暗物质的存在是因为它通过引力与恒星和行星等可见物质相互作用。然而,来自英国约克大学的一组物理学家提出了一种新的候选粒子,它是最近才发现的。这种被称为d星六夸克的粒子可能在大爆炸期间形成了宇宙中的“暗物质”。

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负责这项研究的团队包括约克大学物理系的米哈伊尔·巴什卡诺夫博士和丹尼尔·沃茨教授。在最近发表在《物理学杂志G:核与粒子物理学》上的一项研究中,两位科学家计算了d星六夸克的性质,认为它们是暗物质的潜在新候选者。

六夸克是玻色-爱因斯坦凝聚的一个典型例子,因为玻色-爱因斯坦凝聚是一种特殊的“第五态物质”,通常在低密度的玻色子粒子被冷却到接近绝对零度时形成。它们由6个夸克组成,夸克通常以3个夸克的形式合成质子和中子,从而形成一个玻色子粒子。这意味着多个d星的存在会导致产生除了质子和中子以外的其他物质的组合。

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多年来,d-star六夸克的存在只是理论上的存在,直到2011年进行的实验(并于2014年宣布)表明可能发现了这种粒子。检测发生在能量水平为2380 MeV的情况下,持续时间仅为几分之一秒(10的23方秒)。约克大学的研究小组认为,这些情况与大爆炸后不久的情况相似。

在这个时候,他们可以大胆地肯定,许多d星六夸克可能已经聚集在一起,因为宇宙冷却和膨胀形成了“物质的第五态”。正如沃茨教授最所表示:“宇宙中暗物质的起源是科学界最大的问题之一,到目前为止,这个问题还是一片空白。我们的第一次计算表明,d-星的凝聚物是暗物质的一种可行的新候选者,而这种新的可能性似乎值得进行更深入、更详细的研究。这个结果特别令人兴奋,因为它不需要任何新的物理概念。”

本质上,他们的结果表明,在大爆炸后的最初时刻,随着宇宙慢慢冷却,稳定的d星六夸克可能与重子物质一起形成。更重要的是,他们的研究结果表明,这种粒子的产生速度足以占据宇宙质量的85%,而这些质量被认为很可能是暗物质。

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研究人员现在计划与德国和美国的科学家合作,检验他们的理论,并在宇宙中寻找d-star六夸克。他们已经有了一些可能的天文学特征,他们在最近的研究中提出了这些特征。此外,他们希望在实验室环境中创造出这些亚原子粒子,看看它们的行为是否如预测的那样。所有这些都将是他们下一步研究的主题。

巴什卡诺夫博士说:“建立这种新的暗物质候选体的下一步将是更好地了解d-星之间的相互作用——它们什么时候相互吸引,什么时候相互排斥。”“我们正在进行新的测量,在原子核内制造d星,看看它们的性质是否与在自由空间时不同。”


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