一項新的研究表明,在我們早期宇宙中膨脹的宇宙氣泡可能導致了目前大量的暗物質,這種暗物質是在恒星上拉動而又不發(fā)光的物質。
該理論于10月9日在《物理評論快報》(The Physical Review Letters)上進行了描述,可以確切地解釋暗物質是如何從早期宇宙的火熱湯中凝結出來的。自從1933年天文學家弗里茨·茲維基(Fritz Zwicky)首次提出暗物質的存在以來,大量觀察證據表明,某些東西正潛伏在陰影中,我們的眼睛甚至最新的科學儀器都看不到。暗物質通過施加在可見天文學家觀察到的可見恒星和星系上的引力拖曳而留下指紋。這種引力的大小使科學家能夠估算出宇宙由暗物質構成的百分比。目前的估計表明,這種深色物質占宇宙質量的80%。
研究合著者休斯敦萊斯大學物理學助理教授安德魯·朗說:“盡管我們知道宇宙中包含多少暗物質,但數十年來,我們一直對暗物質的性質和起源感到疑惑。”“暗物質是基本粒子的集合嗎?如果是的話,這些粒子的性質是什么,例如它們的質量和自旋?這些粒子施加什么力,它們經歷什么相互作用?暗物質什么時候產生的?相互作用在其形成過程中發(fā)揮了重要作用?”澳大利亞墨爾本大學的長期物理學家Michael Baker和德國美因茨的約翰內斯·古騰堡大學的Joachim Kopp想回答這些問題中的最后一個-它何時形成以及如何形成?他們觀察了宇宙形成的最早時期,即大爆炸開始后不到一納秒的時間朗格說,這是粒子產生和破壞的“狂野西部”,其中粒子相互碰撞并迅速消滅。當時,宇宙是極高能量的基本粒子的熾熱湯,類似于當今最大的粒子加速器中產生的夸克-膠子等離子體物理學家。這種原始湯是難以想象的熱和稠密,而且太混亂了,無法形成更有序的亞原子粒子,例如質子和中子。
但是這次宇宙大戰(zhàn)并沒有持續(xù)很長時間。宇宙開始膨脹后,等離子體逐漸冷卻,新粒子的產生停止了。同時,粒子彼此分開,碰撞速度驟然下降,直到其數量保持固定。剩下的粒子被科學家稱為“熱物質”,并成為了當今我們知道和喜歡的事物,例如原子,恒星,最終是人類。“除了今天已知的所有基本粒子之外,還有理由想象一下在早期宇宙中還存在其他粒子,例如暗物質。”
科學家們認為,這些假想的顆粒如今也可能以熱文物的形式存在。在新的研究中,研究小組假設在大爆炸之后的幾分之一秒內,等離子體經歷了相變,類似于當物質從一種狀態(tài)遷移到另一種狀態(tài)時所發(fā)生的事情,例如當水蒸氣氣泡在一種狀態(tài)下形成時。一鍋沸騰的水,或蒸汽冷卻下來形成水滴。