宇宙的边缘世界 / 第419章 暗物质猜想

第419章 暗物质猜想


                (这章理论偏多,让大家费神了。)

神秘的暗物质和暗能量究竟是什么?

自从暗物质理论被科学家们提出以来,不乏各种各样对暗物质粒子的推测。科学家们虽然还不知道暗物质是什么,但他们已经选出了许多候选者(包括:惰性中微子、中性微子、非对称暗物质、镜像世界中的物质、其他维度的物质),并试图一一甄别。

“在地球时代,星际探索联盟的科学家们就曾经提出多种假设,其中之一:暗物质是由“弱互作用大质量粒子”构成的,该粒子的质量是质子的100倍,但他们的相互作用的方式和中微子类似。这样的粒子产生自炽热致密的早期宇宙,且把质量和密度一直保持到了今天。”

原晧宸望着手中的黑宝绿陨石,又随手在空中敲响虚拟计算机的按钮,顺便给人工智能瓦力介绍道。

“那么,ie的科学团队究竟取得了什么进展?”瓦力询问道。

“根据超对称理论,【弱互作用大质量粒子】会相互湮灭,并产生一系列的粒子和辐射,包括中等强度的伽玛射线。但是,ie,包括晧日星系的科学团队并无法在实验中找到这类粒子存在的任何具体证据。无论是使用强大的粒子对撞机进行直接检测,还是在邻近星系和星系团中,也无法寻找这类粒子发生湮灭时产生的线索(如伽玛射线,中微子和宇宙射线)。”原晧宸说。

“那就是一点进展也没有?”瓦力的虚影在空中一摊手,模拟出失望的神情。

“总而言之,在几百年的研究过程中,科学家们付出了大量心血,利用各种实验手段来寻找暗物质粒子,最终都一无所获,因此,这一理论一直受到多数学者的质疑。”原晧宸补充道,“但就目前的科研状况进展而言,人类文明的宇宙科学团队还不能排除暗物质是‘弱互作用大质量粒子’这样的可能性。”

对此,瓦力不知道该说些什么。

“为什么人类已知的粒子都那么轻?尤其是相对于大自然的引力尺度(备注1)而言。”原晧宸继续摆弄着手上的晧宸陨石,自问自答道,“科学家们推测,如果暗物质粒子的质量存在于普朗克尺度附近,就不会带来层次结构问题,这也能够解释为什么我们看不到任何与‘弱互作用大质量粒子’有关的迹象。”

曾经的ie天体物理研究院特别项目组,分别建立了多种新的数学新模型,来探索暗物质质量的上限。

在普朗克尺度上,一个质量单元等于2.17645x10^-8千克,即大致相当于1微克,或是质子质量的10^19倍。以此计算,每个“普朗克互作用暗物质”基本单元的质量都接近于粒子质量的极限,再重它们就要变成迷你黑洞了。

“抱歉老板,这些理论,我并不很理解。”瓦力有些扭捏地说道。

“没有关系,你可以慢慢去解读这些猜想和理论模型。”原晧宸不以为意地说,“还有一些科学团队认为,在宇宙时间线上,这些暗物质大批形成于宇宙的极早期—“再热期”。这一时期发生在“暴胀期”结束时,大致上是“大爆炸”后的10^-36秒至10^-33秒之间。”

“再热期?”瓦力反问。

“这一时期之所以被称为再热,是因为在暴胀期间,宇宙的温度下跌了10万倍左右。暴胀一旦结束,温度便开始回升到暴胀前的水平(大约10^27k)。此刻,暴胀场中的巨大潜在能量开始衰减为遍布整个宇宙的标准模型粒子,而暗物质可能就包含其中。”原晧宸一边审阅着虚拟计算机屏幕上的资料,一边介绍。

“假如暗物质的确存在于普朗克尺度上,暴胀必然发生在极高的能量级上,也就是说它不但能够在早期宇宙的温度中产生涨落,还能够使时空本身发生涨落,产生引力波。其次,它告诉我们暴胀能量必然会极快地衰减为物质,因为如果持续时间太长,宇宙的冷却便会使得存在于普朗克尺度上的暗物质难以产生。”

“老板,您这段话的意思是,未来对宇宙微波背景的研究,可能会告诉我们暗物质的真相?”人工智能瓦力询问道。

“这类引力波存在与否,我们确实可以在未来对宇宙微波背景的研究中加以证实或排除。”原晧宸停顿了片刻,后又继续说,“实际上,这样的研究不会有什么坏处。假如我们发现了这类引力波,那便是皆大欢喜的结果,宇宙学中最大的谜团就会被解开;假如我们没有看到,那么,我们就会知道暗物质并不是这种东西,一定是其他的未知物质与普通物质发生了作用,这同样会给我们带来许多期待。”

“老板,您的话让我意识到,我们对宇宙的认知真是十分有限,还有很多秘密等待着我们去发掘!”瓦力说。

“事实本就如此!”原晧宸淡然回答。

“为了解决这些难以捉摸的问题,物理学家已经设想出了很多种可能性。”此刻,瓦力的计算机系统已经接收到了原晧宸传送给他的信息。

“是的,谁都不知道哪个实验模型最终能解决暗物质和暗能量的问题。”原晧宸点头说。

“老板,惰性中微子、中性微子等粒子我都可以理解。但是,您觉得暗物质真的可能是存在于镜像世界(一个与我们当前宇宙完全孤立的世界,而暗物质就是这个世界的物质。这些“暗质子暗中子”除了通过引力几乎不与我们的空间发生相互作用,所以在我们看来几乎毫无痕迹)中的物质,或者是存在于高维度空间的物质吗?”瓦力有些难以置信地询问。

“我们已经接触初步接触到了高纬空间,但是,在四维空间中仍然无法观测到它们,或许暗物质还存在于更高纬度的空间之中。”

“而镜像世界或者多元宇宙在目前看来还是虚无缥缈的”

原晧宸并没有,也无法正面回答这个问题。
                

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