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  寻找暗物质粒子的行动又一次宣告失败   

  

  计算机模拟的早期宇宙大尺度(大约5000万光年以上)光源分布。安德鲁庞森/法比奥戈沃纳托   

  

  自从科学家发现星系的自转速度太快,无法达到人们的估计,“暗物质”一词逐渐进入大众视野。有人认为引力理论是不完善的,但更多人认为宇宙中一定存在某种看不见摸不着的东西,为星系提供额外的质量来维持其高速旋转,否则星系就会分崩离析。   

  

  科学家绞尽脑汁寻找这种看不见摸不着的东西。这种东西不与光子发生作用,所以我们看不到。但肯定会产生引力,影响常规物质的运动。人们渴望找到这样一种暗物质,以便解释我们眼中宇宙的异常。   

  

  一些科学家认为暗物质是由一种弱相互作用的大质量粒子组成的。但这些观点都有明显的缺陷。因为这样的大质量粒子肯定会影响宇宙中的星系结构,形成小尺度的星系蛛网结构。至今没有人见过这种结构。因此一些科学家转向探索另一种可能性,假设暗物质是一种超轻粒子。   

  

  超轻粒子理论的一些版本认为,暗物质是由一种质量仅为电子的1/10 28 (10的28次方)的粒子组成的。由于质量极小,这些粒子在某种程度上表现得更像波。   

  

  暗物质约占宇宙总质量和能量的1/4,所以如果暗物质是超轻粒子,其数量应该是极大的。它们的状态也必须是唯一的,接近所谓的“玻色-爱因斯坦凝聚体”。虽然粒子在这种状态下,通常是超低温的,且会大批聚集在一起,其行为就像是一个整体,像是一个巨大的单一粒子。中的单个暗物质粒子不会与光发生相互作用,但在大范围内,暗物质粒子群产生的场会使光偏振。   

  

  持这种观点的科学家认为,暗物质团块引起的偏振效应最小可感知范围的直径约为325光年。场的振荡速度取决于超轻暗物质粒子的质量,因此如果科学家能够发现这种效应,就可以测量暗物质的质量。   

  

  这似乎是一个合理的假设。只要在足够大的范围内观测到宇宙星光中的这种振荡,就可以说找到了暗物质存在的证据。   

  

  但是事实却让科学家又一次失望了。   

  

  最近,一些科学家在甚长基线望远镜阵列的观测数据库中分析了一组活动星系及其喷流产生的辐射。经过20年的数据分析,科学家发现了许多疑似振荡,但没有一个符合预期。这些振荡大多与活动星系核的脉冲有关,几乎没有规律性。超轻暗物质粒子的振荡应该是有规律的。   

  

  最终,科学家未能在数据中找到任何与超轻暗物质粒子相关的迹象,至少不是那些能够解释宇宙中缺乏小尺度星系蛛网的理论所预言的迹象。   

  

  寻找暗物质是一项非常困难的任务。也许最终会找到,但也许永远都是徒劳。目前,科学家唯一能确定的是,它不属于任何已知的粒子,甚至不能归入现有的粒子物理学。正如俄罗斯科学院核研究所研究员谢尔盖特罗伊茨基所说,假设一种粒子没有质量,不与外界发生任何其他类型的相互作用,只会产生引力,是容易的;但要求证,情况可就不一样了。   

  

  参考:   

  

  Constraining the photon coupling of ultra-light dark-matter axion-like particles by polarization variations of parsec-scale jets in active galaxies   

  

  https://IOP science . IOP . org/article/10.1088/1475-7516/2019/02/059/meta   

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