日本、德國(guó)和奧地利的研究人員在一項(xiàng)新研究中稱，暗物質(zhì)粒子只有在遇到合適的能量時(shí)才會(huì)相互散射。他們的想法有助于解釋為什么從最小到最大的星系都有它們自己的形狀。暗物質(zhì)是一種神秘而未知的物質(zhì)形式，它占據(jù)了今天宇宙中80%以上的物質(zhì)。它的性質(zhì)未知，但是物理學(xué)家相信它的引力是恒星和星系形成的原因，正是這些形成了我們的存在。

暗物質(zhì)實(shí)際上是我們的母親，是她生下了我們所有人。但我們還沒見過她，不知怎么的，我們一出生就分開了。加州大學(xué)伯克利分校的教授，也是宇宙物理和數(shù)學(xué)Kavli研究所的首席研究員，論文作者Hitoshi Murayama說：她是誰？這是我們想知道的問題。

博科園-科學(xué)科譜：天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)并不像計(jì)算機(jī)模擬顯示的那樣聚集在一起。如果引力是驅(qū)動(dòng)暗物質(zhì)的唯一力量，只是拉力而不是推力，那么暗物質(zhì)就會(huì)變得非常密集，向星系中心靠近。然而，特別是在被稱為矮球狀體的微弱的小星系中，暗物質(zhì)似乎并不像預(yù)期的那樣向星系中心聚集。如果暗物質(zhì)像臺(tái)球一樣向自身散射，允許粒子在碰撞后更均勻地?cái)U(kuò)散，這個(gè)難題就可以解決了。但是這個(gè)想法的一個(gè)問題是暗物質(zhì)似乎確實(shí)聚集在更大系統(tǒng)中，比如星系團(tuán)。是什么使得矮球體和星系團(tuán)之間的暗物質(zhì)表現(xiàn)不同？一個(gè)國(guó)際研究小組開發(fā)出一種解釋，可以解開這個(gè)謎題，并揭示暗物質(zhì)是什么。

中國(guó)物理學(xué)家、奧地利科學(xué)院博士后朱曉永表示：如果暗物質(zhì)相互散射的速度很低，但非常特殊，它經(jīng)常發(fā)生在矮球狀體中，在那里它移動(dòng)緩慢，但在快速移動(dòng)的星系團(tuán)中卻很罕見，它需要引起共鳴。共振是一種常見的現(xiàn)象——在玻璃杯中旋轉(zhuǎn)葡萄酒，使其暴露在氧氣中并產(chǎn)生更多的香氣，這需要以完全正確的速度旋轉(zhuǎn)玻璃杯。舊模擬收音機(jī)必須調(diào)到正確的頻率。這些都是共振的例子，研究小組懷疑共振可以解釋暗物質(zhì)之謎。據(jù)我們所知，這是對(duì)這個(gè)謎題最簡(jiǎn)單的解釋。我們很興奮，因?yàn)槲覀兛赡芎芸炀蜁?huì)知道暗物質(zhì)是什么。

然而，研究小組不相信這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的想法能夠正確解釋這些數(shù)據(jù)。德國(guó)德國(guó)電子同步加速器(DESY)的博士后研究員，哥倫比亞科學(xué)家卡米洛·加西亞·魯爾說：首先，我們對(duì)這個(gè)想法能否解釋觀測(cè)數(shù)據(jù)持懷疑態(tài)度。研究小組相信暗物質(zhì)能夠準(zhǔn)確地?fù)糁心繕?biāo)并非偶然，自然界中還有許多其他系統(tǒng)也發(fā)生過類似的事故：在恒星中，阿爾法粒子撞擊鈹?shù)墓舱瘢斢肿矒籼嫉墓舱?，產(chǎn)生了構(gòu)成地球生命的物質(zhì)。類似的過程也發(fā)生在一個(gè)叫做的亞原子粒子上。這也可能是一個(gè)信號(hào)，表明世界比我們看到的更廣闊。如果一個(gè)粒子在額外維度運(yùn)動(dòng)，它就有能量。

對(duì)于沒有看到額外維度的人類，我們認(rèn)為能量實(shí)際上是質(zhì)量，這要?dú)w功于愛因斯坦的E=mc2。也許一些粒子在額外維度移動(dòng)速度是它的兩倍，這使得它的質(zhì)量恰好是暗物質(zhì)質(zhì)量的兩倍。研究小組的下一步將是尋找支持他們理論的觀測(cè)數(shù)據(jù)。如果這是真的，未來對(duì)不同星系的更詳細(xì)觀測(cè)將揭示暗物質(zhì)散射確實(shí)依賴于它的速度。這臺(tái)價(jià)值8000萬美元的儀器將安裝在夏威夷大島莫納克亞山頂?shù)乃拱汪斖h(yuǎn)鏡上，能夠測(cè)量矮球體中數(shù)千顆恒星的速度。該小組的論文于2月22日在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:?卡夫利宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所

參考期刊文獻(xiàn):《Physical Review Letters》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.071103

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