科学首页 > 天文航天 > 新闻列表 > 正文

简述暗物质新理论证 或由宇宙神秘原子组成(图)

http://www.kexue.com 2013-06-17 11:27:58 凤凰网  发表评论


组成宇宙大部分物质的神秘暗物质可能由不可见的反原子、反电子和反质子

  美国太空网报道,研究学者近日宣称,组成宇宙大部分物质的神秘暗物质可能部分是由不可见几乎不可触摸的反原子、反电子和反质子组成。据称,暗物质这种不可见的物质几乎组成了宇宙5/6的物质。科学家是通过暗物质对恒星和星系的引力作用效应而间接推断它的存在。

  大多数研究人员认为暗物质是由一种新型的粒子组成,后者会与宇宙所有已知的力发生非常微弱的相互作用。因此,暗物质几乎无法被观测或者触碰到,甚至很少发生自我碰撞。

  然而,这可能并非适用于组成暗物质的所有形式。有的研究人员认为新类型的暗物质或可能存在,大约占据了宇宙中所有暗物质的1/5,这使得它潜在的与正常传统物质的数量一样多。

  暗原子

  “我们并没有充分的理由假定宇宙中所有的暗物质都是由一种类型的粒子组成,”研究作者哈佛大学的安德雷·凯兹(Andrey Katz)这样说道。这些新型的暗物质粒子可能组成了较重的“暗质子”和较轻的“暗电子”。与其它暗物质粒子利用“暗质子”通过一种“暗电磁学”进行相互作用形成“暗原子”相比——这种过程类似于普通质子和电子通过光子在传统的电磁学里发生相互作用从而形成原子组成生活中的物质——它们彼此相互作用产生的暗物质数量要更多。如果暗原子真的存在,那么它们很可能通过暗化学过程相互发生反应,就像普通的原子发生化学反应一样。

  “这些黑暗的世界可能和真实可见的世界一样多样化且有趣,” 凯兹和同事在这篇发表在5月23日的期刊《物理评论快报》的文章中这样写到。

  暗质子和暗电子的相互作用可能会随着时间的流逝丢失能量。正因如此,它们可能会减慢速度从而在星系附近堆积形成扁平的盘状物,就像正常的物质所经历的一样。相比之下,大多数暗物质很明显会在星系、恒星和行星附近形成球状的光环。

  这个概念意味着星系可能有两个盘状物,一个是由规则原子组成而另一个是由暗原子组成,这就是为什么调查人员将他们的设想称之为双盘暗物质模型。

  “双盘暗物质的概念是对一个有趣概念的新颖扭曲——也即暗物质的物理学特性可能和我们所知的正常物质的物理学一样复杂且有趣。” 加州理工学院的理论物理学家西恩·卡罗尔(Sean Carroll)这样说道,他并没有参与这项研究。

  卡罗尔和他的同事早先提出了“暗力量类似于电磁学——一种带正电和负电的长程力——的基本可能性,” 卡罗尔说道。“这样的模型暗示着暗辐射、暗磁场以及一系列其他有趣的现象。但是在这个模型里,我们只提出一种暗物质粒子;想要继续在暗原子和暗化学过程世界里探索则需要更多类型的粒子,这就是这项最新研究进行的方向。”

  星系恒星里暗原子盘的引力效应可能最终通过欧洲航天局盖亚空间天文台被直接观测到,后者将于今年10月发射,主要的科研目标在于标绘银河系内近10亿颗恒星的运动。“这可能是我们第一次探测到暗盘的途径,” 凯兹说道。

  然而,由于这种新形式的暗物质比普通的暗物质平均要更慢,因此它更可能被“地球、太阳或者其它重的天体捕捉到,” 凯兹说道。“太阳捕捉到的这种暗物质的湮灭可能会导致中微子的不稳定状态,后者可以通过位于南极的冰立方中微子观测台直接测量到。”

  此外,科学家提出的暗电子和暗质子可能具有反物质粒子——暗反电子和暗反质子。当这些粒子和自己的反粒子相撞时,它们将会释放出伽马射线,一种最具能量形式的光,后者应该能够被望远镜直接观测到。此外,暗原子可能还形成了暗等离子体云,这些云的波纹可能影响了早期宇宙的形成,因此会对现在存在的大型宇宙结构产生明显可见的影响效应。

  “这种包括新型力的暗物质理论提供了一个非常好的平台,以便理论学家研发新的粒子物理学模型,” 卡罗尔说道。“最困难的部分在于天体物理学部分——这些暗物质是如何进化和聚集的?在可观测的世界里,电磁场的存在使得这变成一个非常困难的问题——当你将电磁学加入模型中,整个理论只会变得更加复杂和困难。”(严炎刘星)

  相关阅读

  揭开生命暗物质之谜 TM6真实存在却无人亲眼见

  伽马射线光束或源自暗物质 粒子间碰撞发出光子

  详解银河系神秘"光束" 或助揭开暗物质之谜(图)

网友评论以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点 已有条评论