時間：2025-12-10 01:28:03 來源：桑間濮上網(wǎng) 作者：百科 閱讀：639次

《物理評論快報》：新研究表明早期宇宙中膨脹的氣泡可能制造了大量的暗物質(zhì)
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)新浪科技（勻琳）：國外媒體報道，一項新的評論膨脹泡研究表明，在我們早期宇宙中膨脹的快報宇宙氣泡可能制造了目前大量的暗物質(zhì)。這種難以捉摸的新研物質(zhì)會拉拽恒星，但本身卻不會發(fā)光。究表
這項新研究發(fā)表于10月9日的明早《物理評論快報》。新研究或可確切地解釋，期宇暗物質(zhì)從早期宇宙熱湯中凝結(jié)出來的宙中造大質(zhì)方式。自從1933年天文學(xué)家弗里茨·茲威基首次提出暗物質(zhì)的暗物存在以來，大量的物理觀測證據(jù)表明，黑暗中躲藏著一些東西，評論膨脹泡不僅肉眼看不見，快報甚至最先進的新研科學(xué)儀器也看不到。我們只能從暗物質(zhì)施加于天文學(xué)家所能觀測到的究表恒星和星系上的引力牽引，來尋得暗物質(zhì)的明早蛛絲馬跡。這種引力的量級可以讓科學(xué)家估算出宇宙中暗物質(zhì)的百分比；當(dāng)前估算顯示，暗物質(zhì)占到了宇宙質(zhì)量的80%。
研究的共同作者、休斯頓萊斯大學(xué)物理學(xué)助理教授安德魯·朗說：“盡管我們知道宇宙中包含多少暗物質(zhì)，但數(shù)十年來，我們一直不太清楚暗物質(zhì)的性質(zhì)和來源。暗物質(zhì)是基本粒子的集合嗎？如果是的話，這些粒子又具有怎樣的性質(zhì)？比如它們的質(zhì)量和自旋？這些粒子會施加什么力，以及它們之間存在怎樣的相互作用？暗物質(zhì)是什么時候形成的，在它們的形成過程中，相互作用又起到了怎樣的重要作用？”
澳大利亞墨爾本大學(xué)的物理學(xué)家邁克爾·貝克、德國美因茨大學(xué)的物理學(xué)家約阿希姆·柯普，以及朗，希望回答這最后一個問題——暗物質(zhì)是什么時候以及如何形成的。朗說，他們研究了宇宙形成的最早時期，也就是大爆炸開始后不到一毫微秒的那一瞬間，即粒子形成與湮滅的“狂野西部”時間。在此期間，粒子剛一形成就互相碰撞、湮滅。彼時，宇宙是極高能量的基本粒子構(gòu)成的熱湯，類似于今天的物理學(xué)家在大型粒子加速器中制造的夸克膠子電漿。這種原始湯異常炙熱稠密，而且無比混亂，更為有序的亞原子粒子如質(zhì)子和中子根本無法形成。
但是這一宇宙的“狂野西部”時代并沒有持續(xù)太久。宇宙開始膨脹后，等離子體逐漸冷卻，新粒子的產(chǎn)生戛然而止。與此同時，粒子間彼此分開，碰撞速度驟然下降，直至粒子數(shù)量保持不變。科學(xué)家將留存下來的粒子成為“熱殘存粒子”。這些熱殘存粒子隨后變成了如今我們所知所愛的物質(zhì)，如原子、恒星，甚至我們?nèi)祟愖约骸！俺私裉煲阎乃谢玖Ｗ又猓覀冇欣碛扇ハ胂螅钪嬖缙谶€存在一些其他的粒子，比如暗物質(zhì)，”朗說。
科學(xué)家們相信，這些假設(shè)的粒子可能也以熱殘存粒子的形式存在于今日。在這項新的研究中，研究團隊假設(shè)，在大爆炸之后的瞬間，等離子體經(jīng)歷了一次相變，該相變類似于物質(zhì)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)時所發(fā)生的情況，例如沸騰的水壺中形成的水汽泡，或者蒸汽冷卻后形成水滴等。
在這種情況下，冷卻的等離子體氣泡在早期宇宙熱湯中突然形成。這些氣泡膨脹又合并，直至整個宇宙進入下一個新階段。
“當(dāng)這些氣泡在整個宇宙中膨脹時，它們就像過濾器一樣，將暗物質(zhì)從等離子體中篩選出來，”朗說，“通過這種方式，我們當(dāng)今在宇宙中測量到的暗物質(zhì)數(shù)量就是大爆炸后一瞬間，該過濾過程的直接結(jié)果。”
這些氣泡壁會成為屏障。只有大質(zhì)量的暗物質(zhì)粒子才具有足夠多的能量，可以穿越氣泡的屏障進入到膨脹的氣泡內(nèi)部，從而躲過“狂野西部”。而其他較輕的粒子則在這期間湮滅。這可以過濾掉低質(zhì)量的暗物質(zhì)粒子，并解釋當(dāng)今觀察到的大量暗物質(zhì)。
暗物質(zhì)最有希望的候選者之一是大質(zhì)量弱相互作用粒子（WIMPs）。這些假設(shè)的粒子質(zhì)量可以達到質(zhì)子的10倍至100倍，但它們僅通過兩種基礎(chǔ)自然力量——引力和弱核力——與物質(zhì)產(chǎn)生相互作用。它們像幽靈一般穿過宇宙，這也可以解釋天文學(xué)家們（如茲威基）在近一個世紀(jì)前首次注意到的暗物質(zhì)緣何神秘消失。
為尋找WIMPs，物理學(xué)家們在地底下建造了巨大的先進探測器。但是，盡管這數(shù)十年來人們一直在尋找這些神秘的粒子，我們?nèi)砸粺o所獲。這使得近年來，科學(xué)家開始尋找比WIMPs更輕或更重的其他暗物質(zhì)粒子候選者。
“我們的研究創(chuàng)意中一個比較令人期待的地方是，它適用于比其他大多數(shù)候選者（比如著名的WIMPs）都來得重的暗物質(zhì)粒子。過去，大多數(shù)研究都集中在尋找WIMPs上，”研究的共同作者柯普說，“因此，我們的研究可以促使暗物質(zhì)的搜尋范圍向更重的粒子領(lǐng)域拓展。”
這項研究還可以為其他未來項目提供尋找暗物質(zhì)的機會，比如激光干涉儀空間天線（LISA）。LISA是一系列跨越數(shù)百英里的太空探測器，旨在探索宇宙中的引力波漣漪。
如果朗和他的同事設(shè)想的宇宙氣泡確實存在于宇宙早期，它們可能會通過引力波留下可檢測到的痕跡。兩個氣泡壁碰撞產(chǎn)生的一部分能量，或許會形成日后實驗中可以檢測到的引力波。
該研究團隊還計劃擴大他們的研究范圍，以更多地了解暗物質(zhì)與氣泡壁相互作用時會發(fā)生什么，以及氣泡什么時候發(fā)生碰撞。“我們知道暗物質(zhì)就在那里，但除此之外一無所知，”貝克說，“如果這是一種新粒子，那么我們也許會有很大機會，可以在實驗室中檢測到它。然后，我們可以確定它的性質(zhì)，比如質(zhì)量和相互作用，并進一步了解宇宙。”

(責(zé)任編輯：熱點)

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