宇宙中最神秘的boss:暗物質,他的起源會早於宇宙大爆炸嗎?

暗物質可能是宇宙中最大的謎團。我們知道,有些事情的出現會讓某件事發展得比他們應該發展的速度更快。但是我們不知道它是什麼,我們當然也不知道它從哪來。

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圖解:從引力透鏡產生的效應,星系團CL0024+17內部被發現存在有一個暗物質圈,在這張哈勃太空望遠映象片裡以藍色顯示出來。

根據一份新論文報告可以看出,暗物質的起源可能比我們所瞭解到的更奇特。也許,它們是在大爆炸之前某一很短的時間段內,可能是一秒的幾分之幾之中出現的粒子。

如果這個假設成立,這不僅僅表明在粒子物理學和天文學之間存在著一種新的聯絡,它也可能會表明一種尋找某種神秘物質的新方法。

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圖解:被暗物質包圍繞著的地球想像圖

約翰霍普金斯大學的天文學家和物理學家托米·滕卡寧說:‘’如果暗物質是由大爆炸前誕生的新粒子組成的,它們會以獨特的方式影響星系在天空中的分佈。‘’這種聯絡可以用來揭示暗物質的身份,並且能夠做出關於在大爆炸之前的時代的結論研究。

這一切都與宇宙開始時的時間順序交織在一起,這本身就是一個非常黑暗矇昧的時期。

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圖解:根據大爆炸理論,宇宙是由一個極緊密、極熾熱的奇點膨脹到現在的狀態。

我們認為,有一種叫做‘’大爆炸‘’的過程中——儘管大爆炸的產生究竟需要什麼仍在爭論之中,宇宙會在一個很短的時間——也許只有一秒之短,在一個目前沒有命名的區域之中像氣球一樣爆炸。

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更為大眾普遍所接受的認識是,宇宙膨脹發生在大爆炸後10-36和10-32秒之間。其模型如上圖所示。

但一些科學家認為,暗物質的出現發生在大爆炸之前,在這種情況下,大爆炸是宇宙產生的條件,正好在宇宙膨脹結束時。

在這個階段所發生的事,我們沒有辦法知道。正如哈佛-史密森理論物理學家阿維·勒布今年早些時候所說,‘’目前宇宙膨脹的情況是一個非常多變的問題,在實驗上也不能被偽造。”他在談論宇宙膨脹是否確實發生(這也是一個正在爭論的問題),但是這個宣告也適用於討論宇宙膨脹的時機。

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暗物質——根據我們的計算,在宇宙中佔物質的80%左右——有時被認為是大爆炸的產物。但也有人對此提出異議,滕卡寧說到:‘’如果暗物質真的是大爆炸的殘餘物,那麼在許多情況下,研究人員應該已經在不同的粒子物理實驗中看到了暗物質的直接訊號。”

相反,他的數學模型表明,暗物質可能是宇宙膨脹的產物。這不是學術界第一次提出這個想法,但滕卡寧提供了支援它的數學依據。

而且,如果宇宙膨脹發生在大爆炸之前,暗物質可能就出現在宇宙原始湯之中的其餘物質之前。

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這表明標量粒子可以是暗物質的根源。這些是零自旋的粒子,而膨脹理論——標量場驅動宇宙膨脹理論——表明它們在時間的閃爍中大量產生。

到目前為止,我們只探測到一個標量粒子,也就是希格斯玻色子。但是這也不能證明很多關於暗物質的事情。

‘’雖然這種暗物質在粒子實驗中難以發現,但天文觀測會中揭示其存在,‘’Tenkanen說。

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‘’當歐幾里德衛星在2022年發射時,我們將很快更多地瞭解關於暗物質的起源,這將是非常令人興奮的事情。如果它的發現可以達到高峰之前的大爆炸,那我們就可以看看這顆衛星會揭示什麼暗物質。

這一切都是高度理論的東西,但暗物質是任何在塑造我們的宇宙的關鍵角色的神秘物質。在未來十年裡,尋找暗物質會如何,這將是令人引人入勝的事情。

相關知識

在宇宙學中,暗物質(英語:Dark matter),是指無法透過電磁波的觀測進行研究,也就是不與電磁力產生作用的物質。人們目前只能透過重力產生的效應得知,而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。 sciencealert-蒼靈

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