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足球免费贴士:热退耦:暗物质可能是从普通物质“自我增殖”而来

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  12月7日消息,据国外媒体报导,暗物质是宇宙中最古怪的物质之一,并且其古怪程度也许远超我们的想像。

  科学家发现,这种神秘且隐形的物质可以通过将普通物质转化成暗物质实现增殖。这种增殖方式又叫指数级增长。根据此前在《自然》期刊上发表的研究,这种现像在自然界中十分常见,菌落生长就是一个典型的例子。

  自瑞士传奇天文学家弗里茨·兹威基1933年首次在论文中描述以来,暗物质便一直是一个宇宙难题。宇宙中可以看见的物体均由普通物质构成,例如地球、恒星、树木、人类等等,而暗物质就是这些普通物质的“卵生兄弟”,只是看不见、摸不着。科学家还不确定暗物质由什么组成,也不清楚它们是如何形成的,只知道这些神秘物质约占宇宙物质总量的85%。

  但如果暗物质无法与光线发生相互作用,科学家看不见它们,他们又是如何确定暗物质无处不在的呢。事实上,暗物质是通过对其它天体的引力作用暴露自己的存在的。例如,NASA的研究人员此前发现,一些星团的真实引力远大于根据其中可见物质测算出的引力,假如暗物质不存在的话,这些观测结果根本讲不通。

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  而此次研究人员提出的新机制认为,暗物质来自普通物质。之前一种名叫“热退耦”(freeze-out)的主流机制认为,暗物质是在早期宇宙中形成的,当时所有粒子都在这锅稠密、炽热的“汤”中撞来撞去。该理论认为,大多数粒子开始时都是暗物质,但一旦与其它普通物质接触,就会立即被摧毁,这种现象叫做“湮灭”。而将这种反应倒过来,就可以让暗物质将早期宇宙中大量存在的普通物质取而代之,这一机制名为“冷冻耦合”(freeze-in)。

  该研究主要作者将冷冻耦合机制推演到了最极端的一种情况。他们提出,最开始时,宇宙中普通物质的量远多于暗物质,但这种情况很快发生了变化。研究人员推测,当一个暗物质粒子接触其它粒子时,就会湮灭成另一种粒子,同时释放出两个暗物质粒子。这与其它基本粒子(比如正电子和电子)湮灭时产生两个质子的原理十分相似。但与冷冻耦合不同的是,按照这一模型,暗物质可以实现指数级增长。这是一种全然不同的机制,假如事实果真如此,暗物质与普通物质高达6比1的比例便可得到解释了。

  但如果暗物质可以将其它所有物质都转化为暗物质,这是否意味着整个宇宙最终都将变成一团巨大的暗物质呢?

  不一定。如果这一过程长期持续下去,宇宙中的暗物质将比如今多得多。此次提出的新机制只在极端高温下可行。随着宇宙逐渐冷却,该反应也会随之停止,暗物质的量也就此锁定。

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    2021-12-09 00:01:37 

    

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