科学家们终于弄清楚了暗物质到底有多少重量。暗物质是一种几乎难以察觉的物质,据说能牵动万物,
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这一新的估计有助于确定它的粒子可能有多重,也有助于了解这种神秘物质到底是什么。
这项研究大幅缩小了暗物质粒子的潜在质量范围,从估计的10^ - 24电子伏(eV)到10^19亿电子伏(GeV)之间,到10^ - 3电子伏到10^7电子伏之间——一个可能的质量范围比以前小几万亿万亿倍。
英国苏塞克斯大学的物理学和天文学教授Xavier Calmet说,这些发现可以帮助暗物质探索者将他们的努力集中在粒子质量的指示范围上——或者他们可能揭示一种以前未知的力量在宇宙中起作用。
Calmet和同样来自苏塞克斯大学的博士生Folkert Kuipers在一项新研究中描述了他们的努力,该研究将发表在3月号的《物理快报B》上。
什么是暗物质?
据估计,暗物质约占宇宙中所有物质的83%。人们认为它只能通过引力与光和普通物质相互作用,这意味着只能通过它弯曲光线的方式看到它。
天文学家发现的第一个暗示暗物质当凝视一个星系团在1930年代,和理论星系螺纹和四周环绕着巨大的暗物质晕成为主流后,1970年代,天文学家发现星系旋转时的速度比他们原本应该给他们包含多少可见物质。
暗物质粒子的可能候选者包括幽灵般微小的粒子,即中微子,理论上黑暗、寒冷的粒子,即轴子,以及被提出的弱相互作用大质量粒子,即wimp。Calmet说,新的质量界限可能有助于消除其中一些候选物质,这取决于具体暗物质模型的细节。
量子引力
科学家们所知道的是,暗物质似乎只通过引力与光和普通物质相互作用,而不是通过任何其他的基本力;因此,研究人员利用引力理论得出了他们对暗物质粒子质量的估计范围。
重要的是,他们使用了量子引力理论的概念,这导致了一个比先前仅使用爱因斯坦的广义相对论的估计狭窄得多的范围。
“我们的想法很简单,”Calmet在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志。“令人惊讶的是,人们以前从来没有想过这一点。”
爱因斯坦的广义相对论是以经典物理学为基础的;它完美地预测了引力在大多数情况下是如何工作的,但在量子力学效应变得重要的极端情况下,比如在黑洞的中心,它就崩溃了。
另一方面,量子引力理论试图通过量子力学来解释引力,量子力学已经可以描述另外三种已知的基本力——电磁力,将大多数物质凝聚在一起的强力,以及导致放射性衰变的弱力。然而,目前还没有一个量子引力理论有强有力的证据来支持它们。
Calmet和Kuipers利用广义相对论的值估计了暗物质粒子质量的下限,并根据量子引力理论预测的暗物质粒子寿命估计了上限。广义相对论值的性质也定义了上限的性质,因此他们能够推导出一个独立于任何特定的量子引力模型的预测,Calmet说。
他说,这项研究发现,虽然量子引力效应通常几乎微不足道,但当一个假设的暗物质粒子需要非常长的时间才能衰变,以及宇宙大约和现在一样古老(大约138亿年)时,它们就变得重要起来。
物理学家以前估计暗物质粒子更轻比“普朗克质量”——大约1.2 x 10 ^ 19 GeV,至少比已知最大颗粒重1000倍——但比10 ^ - 24 eV重符合观测已知最小的星系含有暗物质,他说。
但直到现在,很少有研究试图缩小这个范围,尽管在过去30年里,在理解量子引力方面取得了巨大进展,他说。“以前人们根本没有注意到量子引力对暗物质的影响。”
未知的力量
Calmet说,暗物质粒子质量的新界限,也可以用来测试引力是否单独与暗物质相互作用, 努力爱198彩时时彩平台,一定会有收获;因为198彩时时彩注册就送计画,我们希望198彩票注册网址出现奇迹。,这是广泛的假设,或者暗物质是否受到未知的自然力量的影响。
他说:“如果我们发现一个质量超出我们论文讨论范围的暗物质粒子,我们不仅会发现暗物质,198平台是菲律宾著名线上菠菜公司198彩开户怎么样,已经稳定成长发展达到3年多,实力不容小觑,这背后的原因必然是强大的财团以及技术人员鼎力相助造成的。,而且会有强有力的证据表明……除了引力之外,还有一些新的力量作用于暗物质。”