暗物质11大谜团：若存在暗光子，正负电子湮灭或产生一种载力粒子

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上世纪30年代，瑞士天文学家Fritz Zwicky注意到一个遥远星团中的星系彼此绕行的速度比给定的可见质量的行星要快得多，于是提出了“暗物质”的概念，认为可能是暗物质在引力上拖曳了这些星系的轨迹。此后，研究人员证实，这种神秘的物质充斥着整个宇宙，其含量是构成恒星和人体等普通事物的正常物质的六倍！尽管科学家认为在整个宇宙中都存在暗物质，但直至今天，有关暗物质仍然存在11个最大且悬而未决的谜团。

什么是暗物质？

最令人困惑的是，迄今为止研究人员仍然不确定暗物质到底是什么。一些科学家推测，宇宙中丢失的质量是由小的微弱的恒星和黑洞组成的，然而详细的观察并没有发现足够多的证据来说明暗物质的影响。目前，暗物质的主要竞争者是一个假设的粒子，称为弱相互作用质量粒子（WIMP），其行为类似于中子，质量是质子的10至100倍。然而，这种猜想只会引发更多问题，例如：我们可以检测到暗物质吗？

我们可以检测到暗物质吗？

如果WIMP产生了暗物质，那么它们应该在我们周围，为什么我们没有检测到呢？尽管暗物质不会与普通物质发生很大的相互作用，但暗物质粒子在穿过太空时总是有少许机会撞击质子或电子等正常粒子。因此，研究人员进行了一个又一个的实验，研究地下深处的大量被屏蔽了的普通粒子，这些粒子可以模仿暗物质粒子碰撞的干扰辐射。但是经过数十年的搜索，探测器仍然没有取得可信的证据。暗物质粒子似乎比WIMP小得多。

暗物质是否包含一个以上的粒子？

普通物质是由质子和电子等寻常粒子以及诸如中微子和介子等更奇特的粒子组成。因此，研究人员想了解构成宇宙物质85％的暗物质是否也可能同样复杂。哈佛大学的物理学家安德烈·卡兹（Andrey Katz）表示：没有充分的理由认为宇宙中所有暗物质都是由一种粒子构成的。暗质子可以与暗电子结合形成暗原子，产生与在可见世界中发现的一样多样和有趣的构型。尽管在物理实验室中越来越多地提出了这样的建议，但迄今为止，科学家们还没有想出一种方法来确认或否认这些建议。

是否存在暗力量？

除了暗物质的其他颗粒外，暗物质还可能会受到类似于常规物质所感受到的力的作用。一些研究人员已经探索了“暗光子”，就像在普通粒子之间交换的光子会产生电磁力，只是只有暗物质粒子才能感觉到它们。如《生命科学》报道，意大利的物理学家正在加紧准备将一束电子及其反粒子（称为正电子）粉碎成钻石。如果确实存在暗光子，则电子-正电子对可能会湮灭并产生一种奇怪的载力粒子，从而有可能打开宇宙的全新领域。

暗物质是由轴子组成吗？

无法被证明的WIMP被越来越多的物理学家所摒弃，但其他暗物质粒子开始受到青睐。首当其冲的是一种假设粒子，称为轴子，其重量的1041倍相当于一个质子。目前科研人员正在一些实验中寻找轴子。最近的计算机模拟提出了这样的可能性，即这些轴子可能形成星形物体，可能会产生可检测到的辐射，这与被称为“快速无线电爆发”的神秘现象非常相似。

或许，轴子的发现将是找到暗物质的关键所在。未完待续...

责编/朱张航宇