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暗物质是否以粒子形式存在?标准模型之外的粒子成为候选者

科学探索万象经验2023-05-08

考虑这些东西的一种更技术性的方法是从量子场的角度来看,其中每个粒子和力都是其自身场中的振动。这些场充满宇宙彼此重叠:如果一个粒子场与之相连,再加上一个力场,那么它就可以说出那个力的语言。万有引力是一种通用语言,是每一个有质量的粒子都能说的通用语言。但引力与其他力有点不同,它不是标准模型的一部分,我们甚至不知道它是否有量子场。

暗物质不能带电荷,但它必须有质量,因为我们真正见过的唯一效应就是它的引力影响。暗物质会说“引力”这种语言,我们可以从它的引力中学到很多东西。我们可以通过暗物质如何影响星系的旋转、如何驱动星系团内的星系轨道以及它在星系和星系团周围弯曲光线的方式来绘制发现暗物质的位置。这些告诉我们一些非常重要的事情:暗物质比几乎所有可见物质都更加分散。

这告诉我们很多关于任何潜在的暗物质粒子的信息。一方面,暗物质倾向于与自身相互作用。如果不是如此,那么巨大的暗物质区域将在这些碰撞和收缩中失去能量,它们可能会坍缩成暗物质星系或暗物质恒星。但实际却没有这样,暗物质似乎在围绕着更集中的可见物质团块的巨大光晕中膨胀。事实上,星系实际上只是闪亮的恒星尘埃,散布在大量暗物质储存库的引力井深处。