關於暗物質起源的新理論

只有一小部分的宇宙是由可見物質組成的。到目前為止最大的部分是隱形的由暗物質和暗能量組成。關於暗能量的了解很少，但是關於暗物質的存在有許多理論和實驗，這些暗物質的設計是為了找到這些未知的粒子。德國約翰內斯古騰堡大學(JGU)的科學家們現在提出了一個關於暗物質在宇宙起源后不久形成的新理論。這個新模型提出了一種替代的WIMP範式，這是當前研究中各種實驗的主題。

在美因茨大學開發的新暗物質模型的計算。圖片：Michael Baker, JGU

暗物質存在於整個宇宙中形成了星系和宇宙中已知的最大的結構。它佔了我們宇宙的23%，而在我們看來構成恆星、行星，甚至地球上的生命的粒子只佔其中的百分之四。目前的假設是暗物質是一種宇宙遺迹，自其誕生以來基本上保持穩定。我們已經把這個假設稱為問題，表明在宇宙開始的時候暗物質可能是不穩定的，JGU物理研究所的理論高能物理(THEP)小組的邁克爾·貝克博士解釋道：這種不穩定也表明存在著一種新的機制，它解釋了宇宙中觀察到的暗物質的數量。

暗物質的穩定性通常用對稱原理來解釋。然而在他們的論文中邁克爾·貝克博士和約阿希姆·科普教授證實，宇宙可能已經經歷了這個對稱性被打破的階段。這意味著假設暗物質粒子衰變是可能的。在電弱相變過程中穩定暗物質的對稱性將被重新建立，使它能夠繼續存在於目前的宇宙中。

在新的暗物質模型中希格斯粒子在粒子物理的標準模型中有不同的性質，圖中顯示了希格斯粒子的能量作為模型參數的函數。圖片版權： Michael Baker, JGU

在他們的新理論中Baker和Kopp已經在關於暗物質的本質的爭論中引入了一個新的原則，它為廣泛接受的WIMP理論提供了一種替代方法。到目前為止WIMPs(或弱相互作用的大質量粒子)被認為是暗物質最可能的組成部分，並進行了大量屏蔽的地下探測器的實驗來尋找它們。「沒有任何令人信服的信號使我們開始尋找WIMP範式的替代品。

這兩位物理學家聲稱：他們提出的新機制可能與宇宙中物質和反物質之間的明顯不平衡有關，可能會留下一個印記，在未來的引力波實驗中會被探測到。在科學期刊《物理評論快報》上發表的論文中，Baker和Kopp也指出了在CERN的LHC粒子加速器和其他實驗設施中發現新原理的前景。

來自：美因茨大學

參考期刊：物理評論快報

編譯：中子星

審校：博科園

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