暗物质是什么 暗物质究竟是什么？

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很长一段时间，物理学家都想知道暗物质的本质，它几乎占据了宇宙的四分之一，但我们对它的本质仍然几乎一无所知。

物理学家一直想了解占据了几乎四分之一宇宙的暗物质的性质，但我们对它们的性质仍然几乎一无所知

那是什么鬼东西？有一种观点认为，暗物质实际上是由大量微小且“模糊”的小粒子组成的，它们的行为就像一个巨大的单个“粒子”。这是什么意思？稍后我们会解释。

然而，科学家们遇到了挫折:他们寻找这种“模糊”超轻粒子的努力失败了。根据今年2月28日发表在《宇宙学与天体物理学杂志》上的最新研究论文，最新的搜索工作终于空。

这样的结果表明，如果暗物质真的是由如此微小的粒子组成，那么它们的踪迹一定比我们想象的更加隐秘和不可预测，而且几乎没有与常规物质的相互作用。

黑暗核心

暗物质是宇宙中最大的未解之谜之一。这种神秘的物质不与光相互作用，但可以对周围的物质施加引力影响。暗物质约占整个宇宙物质和能量组成的1/4。科学家们还没有发现构成暗物质的粒子，甚至还没有弄清楚它是由什么组成的。

许多科学家怀疑暗物质是由被称为弱相互作用大质量粒子(WIMPs)的粒子组成的。然而，这一理论有几个明显的缺陷。比如根据这个理论给出的描述，在宇宙的大尺度星系结构中，WIMPs粒子的存在应该会产生一定的微观结构，但是天文观测还没有证实这一点。于是，天文学家开始尝试向另一个方向寻找，也就是我们前面提到的“超轻粒子”。

关于暗物质的性质，虽然有很多不同的理论，但都没有足够的证据支持，所以无可辩驳。正如这篇研究论文的合著者之一、俄罗斯科学院核研究所的专家谢尔盖·特罗斯基(Sergey Troitsky)指出的那样，在这种情况下，科学家必须逐一检查和排除所有理论。

一些关于超轻粒子的理论认为，这种“模糊”的轻粒子的质量大约是电子的10倍28倍。之所以被描述为“模糊”，是因为它们的微小质量意味着它们的性质和行为与波浪非常相似，它们的边界极其模糊。这项最新的研究试图从活跃星系的光线中寻找这种粒子的存在，但正如文章开头所说，科学家这次失败了。

既然暗物质占据了宇宙的很大一部分，如果真的由这样的超轻粒子组成，那么这样的粒子数量一定特别大。事实上，科学家们认为这种粒子的数量可以增加到什么程度:它们会处于一种独特的状态，就像一个场，或者玻色-爱因斯坦凝聚态——后者是指粒子通常在极低的温度下表现出的一种特殊状态，在这种状态下，大量的粒子会凝聚在一起，表现出一些类似液体的行为。这时候无数粒子的行为就有了完整性，就像单个整体一样，或者被认为是单个粒子。

因此，也许暗物质的单个粒子不与光发生相互作用，这也是科学家如此难以发现的原因之一，但在宏观尺度上，这个“场”会对电磁波的偏振产生影响。随着场密度的周期性波动，当光在宇宙空中传播时，其偏振效应会发生相应的变化。

理论上，只要光的传播距离超过325光年左右，就可以观察到偏振效应的变化。这个场的振荡效应直接取决于超轻暗物质粒子的质量。所以理论上只要我们观察这个效应，科学家就可以得到暗物质粒子的质量值。

为了寻找超轻暗物质粒子场引起的光偏振效应，天文学家查阅了VLBA的历史档案资料。这是一个位于美国新墨西哥州的射电望远镜阵列，由10个直径25米的射电望远镜组成。天文学家关注的是大约30个银河核心发出的光，这些核心都在喷射出巨大的物质，喷射长度可以达到数百光年。来自这些星系核心的光线都表现出显著的偏振，而且之前已经详细研究过，所以这些光线在长期时间尺度上的偏振数据是现成的，可以直接获得。

谢尔盖·托洛茨基说:“我们经常使用公开发表的论文或公开数据库中的数据来约束一些基本粒子的性质。但这次我们联系了我们的射电天文学同事，他们重新发掘了历史档案资料，并根据我们的目的进行了重组和分析。”

通过对过去20年历史数据的分析，科学家们发现了许多种极化，但不幸的是，没有一种符合他们以前的理论预测。活跃的星系核往往会产生不规则的脉动效应。然而，超轻暗物质粒子产生的振荡是有规律的。

最终，科学家们没有发现超轻暗物质粒子存在的相关线索，至少这次搜索没有发现能够大规模解释星系结构缺失的轻粒子。但是需要注意的是，这样的结果并不意味着这样的粒子绝对不存在。

谢尔盖·托洛茨基说:“除了引力，不能保证构成暗物质的粒子和可见世界之间会有任何形式的相互作用。找到这种有一定质量但没有任何相互作用的粒子会非常困难，尽管这似乎是解释暗物质存在的最简单的模型。”

虽然这项研究似乎让传统的超轻暗物质粒子模型看起来有点风暴，但研究人员还不打算放弃它。

以色列特拉维夫大学的天文学家伦南·巴尔卡纳说:“我们对暗物质的唯一了解是，它一定不是由现代物理学中已知的某些粒子组成的。因此，在我们获得自然界暗物质的确凿观测证据之前，我们必须谨慎面对任何猜想或推测，保持开放的心态。”(晨风)