科技日報實習記者 張佳欣
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瞬間首次出現(xiàn)。最近一項新的理論表明，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、法國里昂大學的物理學家賈科莫·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，這個過程被認為太罕見了，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》雜志上的一項新研究中，卡恰帕格里亞聯(lián)合韓國物理學家發(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)，因此不會超過電子質(zhì)量的兩倍。這一質(zhì)量水平遠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)的關鍵。相比之下，根據(jù)美國國家標準與技術研究所的數(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。
該團隊在尋找其他維度的證據(jù)時發(fā)現(xiàn)了這些假設的引力子，一些物理學家懷疑，這些其他維度與觀測到的三維空間和第四維度時間并存。
根據(jù)該團隊的理論，當引力通過其他的維度傳播時，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，物理學家認為引力子不太可能是暗物質(zhì)候選者，因為產(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。
該團隊的理論將大型強子對撞機等粒子加速器上進行的物理學研究與重力學聯(lián)系起來。這意味著強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)。
關鍵詞： 身世之謎
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