新暗物質粒子候選者如此稠密幾乎是微型黑洞

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他們的質量是質子的十億個十億倍: Jurik Peter/Shutterstock

暗物質佔有組成宇宙所有物質高達6分之5,很多都和宇宙綁在一塊。儘管它的共通性,暗物質的物理本質,截至2016年,依然是難以理解的,只能間接地看到它戲劇性地影響。現在,一項新的研究發表於物理評論通訊期刊,認為暗物質的次原子粒子,每秒10億個穿越你的手,事實上可能是非常的稠密,它們幾乎是快要變成黑洞的邊緣。

以它們旋轉的速度,星系的螺旋手臂應該被拋射到太空,但它們沒有。在說明是重力的影響之後,科學家只能結論出,一定有額外的結合力讓它們的手臂繼續在一起。這個看不見、神秘的”暗物質”,敘述著是它停止這些星系把自己撕裂

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暗物質經常被假設是由和質子一樣重的粒子所組成,但和物質的交互作用很微弱,像是微中子。在上一個世紀,被認為是暗物質的粒子候選者來來去去。隨著大質量弱作用力粒子(weakly interacting massive particles/WIMP)被考慮為競爭領先者之一,這些難以理解的粒子,在理論上是質子質量的100倍,很可能在大爆炸期間被鍛造出來的。

他們弱交互作用的事實,意味著他們可能非常難被科學家偵測到。的確,直到今天,他們還沒有。這意味著眼前WIMPs的存在,特別是作為暗物質粒子的真正身分,是無法被確認的。

然而,這項新研究描述了一個新的數學模式,認為暗物質粒子不真的是WIMPs,而是更加奇怪的東西。它們事實上比微中子更不能與環境有交互作用,但令人震驚的是,每一個獨立粒子的質量是一個質子的10億個10億倍,大約相當於一個普通的人類細胞。

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宇宙網形狀類似於神經網脈,部分的組合是暗物質的巨絲(massive filament): Sakkmesterke/Shutterstock

如同Space.com所報導,根據南丹麥大學(University of Southern Denmark )博士後研究員、研究的一位作者McCullen Sandora所說,在這樣的質量以及依然是次原子的大小,”在變成縮小版黑洞之前,它們將會[稠密的]和最稠密的粒子的差不多。”

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在這個被稱為普郎克交互作用暗物質(Planckian interacting dark matter/PIDM)模式,這些不可思議的稠密次原子粒子可以在大爆炸的餘暉下被偵測到。在大爆炸之後不久,有一段時間被稱為”膨脹”時期,片刻的突然膨脹。這個膨脹鋪平了宇宙的物質,以至於每一個方向的物質比例約略相似。

在這段膨脹期間,宇宙冷卻的很多。當擴張突然慢下來,膨脹停止,宇宙”重新加熱“,並且作者認為這些新的PIDM粒子是在這段時間被鍛造出來的。如果是的話,這些超重粒子的產生,會在宇宙微波背景輻射(CMBR)留下徵兆,理論上可以被地球上的偵測器偵測到。

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如同他們所說,這項獵捕在進行中。目前,雖然我們依然無法確定地說暗物質到底是甚麼,這項研究在理論堆裏,加入了另一個引人注目的理論。

來源: Iflscience