“這將是一個根本性的發現”:神秘的暗物質可以與宇宙“幽靈粒子”相互作用
新的研究提供了令人信服的新證據,證明暗物質與稱為中微子的宇宙“幽靈粒子”相互作用。如果是這樣,那麼這種相互作用可能會對宇宙學標準模型(我們目前最好的宇宙模型)構成嚴重挑戰。
中微子 由於這些無電荷且幾乎無質量的粒子以接近光速穿過太空,它們幾乎不與其他粒子相互作用,穿過行星等固體物體,因此獲得了它們令人毛骨悚然的綽號。事實上,這些粒子與其他物質之間的相互作用非常罕見且轉瞬即逝,以至於每秒約有 100 萬億個中微子流過您的身體,而您卻感覺不到任何東西。 暗物質 是相似的;儘管暗物質約佔宇宙物質的 85%,但任何包含暗物質的物質也幾乎不會與普通物質和光發生相互作用(如果有的話)。事實上,實際上不可見的暗物質只能通過其與重力的相互作用及其對輕質普通物質的影響來推斷。
這種潛在的範式轉變建議的證據來自於對當前宇宙狀態的觀測(由智利維克多·M·布蘭科望遠鏡上的暗能量相機進行)、斯隆數字巡天創建的星系圖,以及阿塔姆T和阿塔卡馬T望遠鏡收集的宇宙遙遠過去的細節。 歐洲航天局 (歐空局)普朗克太空望遠鏡。
這些觀察結果表明,現代宇宙的“體積”沒有應有的大。這個宇宙難題可以通過暗物質和中微子之間的相互作用來解釋,這將影響星係等宇宙結構的形成和演化。
謝菲爾德大學的團隊成員埃萊奧諾拉·迪·瓦倫蒂諾在一份聲明中說:“我們的結果解決了宇宙學中長期存在的難題。對早期宇宙的測量預測,隨著時間的推移,宇宙結構的增長應該比我們今天觀察到的更加強烈。” “然而,對現代宇宙的觀測表明,物質的聚集程度略低於預期,這表明早期和晚期的測量之間存在輕微差異。這種張力並不意味著標準宇宙學模型是錯誤的,但可能表明它是不完整的。
迪瓦倫蒂諾補充說:“我們的研究表明,暗物質和中微子之間的相互作用可以幫助解釋這種變化,為宇宙結構如何形成提供新的見解。”
下一步是測試這個想法,團隊認為通過未來望遠鏡對名為“太空化石”的精確觀測是可能實現的。 宇宙微波背景 (CMB),大爆炸後宇宙中事件的殘餘物。天文學家還可以利用大質量物體對空間以及光的特定影響來測試這一理論,這種現象稱為“引力透鏡效應這將使他們能夠更好地測量普通物質和暗物質的分佈。
夏威夷大學的團隊成員 William Giarè 表示:“如果暗物質和中微子之間的相互作用得到證實,這將是一項根本性的發現。” “它不僅將為各種宇宙學探測器之間持續存在的差異提供新的線索,而且還將為粒子物理學家提供具體的方向,展示他們應該在實驗室實驗中尋找哪些特性,以幫助最終揭示暗物質的真實本質。”
該團隊的研究成果於 1 月 2 日發表在期刊上 自然天文學。