暗物质,宇宙中最奇怪的物质之一,正变得越来越奇怪。
研究人员在11月3日的《物理评论快报》上报道说,这种神秘的(不可见的)物质可以通过将普通物质转化为更多的暗物质来繁殖,就像某种宇宙冰一样。
根据之前发表在《自然》杂志上的研究,这种类型的繁殖被称为指数增长,它一直在自然模型中出现,从细菌菌落到寄生蜂种群。
“我们只是想知道,你能否让暗物质在其丰富的基础上呈指数增长?”纽约大学的粒子物理学家、《物理评论快报》论文的合著者约书亚·鲁德曼告诉Live Science。“我们发现了一种简单的方法。”
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自从传奇的瑞士天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)在1933年的一篇论文中首次描述暗物质以来,它一直是一个宇宙之谜。它是肉眼看不见、摸不着的普通或“重子”物质的孪生兄弟,它构成了我们在宇宙中可以看到的所有物质:地球、恒星、树木甚至人。科学家们不确定暗物质是由什么组成的,也不知道它是如何形成的,但根据欧洲核子研究中心的说法,他们知道暗物质约占宇宙中所有物质的85%。
但如果暗物质不与光相互作用,那么科学家们就看不见它了,他们怎么知道暗物质无处不在呢?暗物质通过其对其他天体的引力效应泄露其存在,比如恒星甚至整个星系。例如,美国国家航空航天局的研究人员发现,某些星团产生的引力远远超过了它们所包含的可见物质的数量。加州大学欧文分校的宇宙学家Kevork Abazajian告诉趣味科学网站说:“如果没有暗物质的存在,这些观测就没有意义。”
新提出的机制表明新的暗物质来自于常规物质。明尼苏达州圣托马斯大学(University of St. Thomas)的物理学家亚当·格林(Adam Green)在博客ParticleBites上写道,有一个著名的更古老的机制叫做“冻结机制”,它假设暗物质形成于早期宇宙,当时所有粒子都被挤压在一个又热又浓的汤里,被称为“热浴”。根据这一理论,今天刚刚在百度搜素198彩注册,发现现在开户可以找总代申请198198彩网址注册彩金,真的假的呢?, 198彩娱乐注册网址就在这里,官方注册才安全有198彩注册保障。欢迎联系总代理索取注册优惠相关信息。,这些粒子中的绝大多数最初是暗物质,一旦它们与普通物质接触就会被摧毁(一种被称为湮灭的已知现象)。与此相反的理论反应,即暗物质取代了早期宇宙中大量的规则物质,被称为“冻结”。
鲁德曼和他的合著者将冻结模型发挥到了极致。他们认为,一开始,普通物质比暗物质多很多,但这种情况开始迅速改变。他们假设,当暗物质的一个粒子与另一个粒子接触时,另一个粒子就会被湮灭,并产生两个暗物质粒子。这与其他基本粒子(如正电子和电子)相互湮灭产生两个光子的方式类似。与冻结机制不同,该模型以指数而不是对数(或逐渐减慢)的速率产生暗物质。“这是一个完全不同的机制。这是一个有趣的探索,”阿巴扎吉安说,他没有参与这项研究。如果这确实是真正的机制,它为目前暗物质与常规物质的比例是6:1提供了一个可靠的解释。
但如果暗物质将其他一切都转化为更多的暗物质,这是否意味着整个宇宙注定会变成一个大的暗物质团?
不一定。“如果它持续太久,你最终会得到一个比我们的宇宙含有更多暗物质的宇宙,”鲁德曼说。但这种新的机制只能在极高的温度下工作。鲁德曼解释说,随着宇宙冷却,反应停止,暗物质的数量变得固定。“这是一种普遍的平衡属性。”
然而,指数增长模型仍然只是解释暗物质的几种可能机制之一。“现在,”鲁德曼说,“我们的问题比答案还多。”