暗物質起源的新理論

2020-10-21 科技領航人

墨爾本大學最近的一項研究提出了一種關於暗物質起源的新理論，可以幫助澳大利亞和國外的實驗人員尋找神秘的新物質。

圖註：儘管部分工作是由手工完成的，但可以通過一系列簡化的近似方法實現，但研究結果已通過複雜的計算計算得到了驗證。

該研究成果發表在《物理評論快報》上，描述了早期宇宙中膨脹的氣泡可能是理解暗物質的關鍵。

墨爾本大學博士後研究員，作者之一麥可·貝克說：「我們提出的機制表明，暗物質豐度可能是在宇宙相變過渡中確定的。」

「這些相變預計在早期的宇宙中發生，可以類似於沸水中形成的氣體氣泡。我們表明，期望暗物質粒子發現很難進入這些氣泡是很自然的，這為宇宙中觀測到的暗物質數量提供了新的解釋。」

儘管許多實驗都在尋找顆粒暗物質，但尚未成功。大多數實驗主要是在搜索弱相互作用的質點粒子，該粒子數十年來一直是暗物質的首選。但是，這些實驗還沒有看到任何東西，這確實激發了理論家跳出框框思考。

「我們知道那裡有暗物質，但是我們對其了解甚少。」貝克博士說，「如果它是一個新粒子，那麼我們很有可能在實驗室中實際檢測到它。然後我們可以確定其性質，例如其質量和相互作用，並了解宇宙的新知識和深刻的知識。」

這項研究是與德克薩斯州賴斯大學的助理教授安德魯·朗（Andrew Long）以及歐洲核子研究組織（CERN）和美因茲大學的約阿希姆·科普（Joachim Kopp）教授合作完成的，為尋找暗物質的新實驗策略指明了道路。

「這一想法令人興奮的一個方面是，它適用於比大多數其他候選物質重得多的暗物質粒子，例如著名的弱相互作用的大粒子，過去大多數實驗搜索都將重點放在這種物質上。」 科普（Kopp）教授說，「因此，我們的工作促使暗物質搜索向更重的領域擴展。」

這些發現對於澳大利亞暗暗物質實驗的未來尤其重要。

斯塔威爾地下物理實驗室目前正在維多利亞地區建設，位於一個廢棄的金礦地下一公裡處，將成為南半球第一個地下粒子物理實驗室，並將在數年內進行一些暗物質搜索實驗。

新的理論建議將有助於推動設計試驗，該試驗可以測試最廣泛的暗物質候選物，從而使科學家有最大的機會揭示暗物質的奧秘。

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