暗物質比宇宙還老? 新研究指大爆炸前它就已經存在

暗物質比宇宙還老? 新研究指大爆炸前它就已經存在

暗物質可能是宇宙中最大的不解之謎,科學家知道有東西讓宇宙中的一切變得更快,但他們不知道它是什麼,他們更不知道它來自何處。根據一篇新論文,暗物質可能是在大爆炸之前短時間內出現的粒子,只有幾分之一秒。這不只暗示粒子物理學與天文學之間有新的關聯,如果這假設成立,它可能暗示一種尋找神秘物質的新方法。

約翰霍普金斯大學的天文學家兼物理學家Tommi Tenkanen表示,「如果暗物質裡面有大爆炸之前出生的新粒子,它們會以獨特的方式影響天空中星系分佈方式。」

Tenkanen表示「這關係可以被用來找出暗物質的身份,並對大爆炸之前的時期作出結論。」

科學家認為宇宙大爆炸發生過,雖然還是有許多爭議,他們認為有一種稱為宇宙膨脹的東西,它非常的短暫,只有幾分之一秒,短暫到沒有給它取名,當時宇宙就像氣球一樣爆炸。科學家認為宇宙膨脹發生在大爆炸之前,因此,大爆炸是膨脹結束後的宇宙狀態的名稱。暗物質估計佔了宇宙中大約80%的物質,它被認為是宇宙大爆炸的產物。

不過,Tenkanen表示,「如果暗物質確實是大爆炸的殘餘物,研究人員應該在很多情況下,已經在不同的粒子物理實驗中看到了暗物質的直接信號。」

相反,Tenkanen的數學模型暗示,暗物質可能是宇宙膨脹的產物。 這不是第一次有人提出這想法,但Tenkanen提供了支持它的數學計算。

而且,如果宇宙膨脹發生在大爆炸之前,暗物質可能在宇宙出現前就已經存在。

這暗示,純量粒子(scalar particles)也許能讓我們找到暗物質。 這些是旋轉為零的粒子,而膨脹理論(純量場造成了宇宙膨脹),暗示在這短暫的時間中有大量的純量粒子產生。

到目前為止,科學家只檢測到一個純量粒子,也就是希格斯玻色子(Higgs Boson)。 但是,這無法告訴我們關於暗物質的信息。

Tenkanen表示「雖然這種類型的暗物質在粒子實驗中難以被發現,但可以在天文觀測中發現它。」

Tenkanen表示「等2022年,歐幾里得衛星(Euclid satellite)發射後,我們將可以很快了解暗物質的起源。看它對暗物質會有什麼樣的發現,以及它的發現是否可以被用來看到大爆炸之前的時期,這非常令人興奮。」

這一切都是很理論的東西,但它沒有比其他關於宇宙起源的線索還要神秘。 這未來十年尋找暗物質的研究將會非常有趣。

該研究被發表在Physical Review Letters上。

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