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暗物质到底是什么?跟迷你黑洞有关?

2018-04-16 12:38外星探索
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     暗物质(Dark matter)是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质,它可能是宇宙物质的主要组成部分,但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中,其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型(ΛCDM模型)可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。

暗物质是什么?没有人真实知道,但是一种可能性解释认为,暗物质是由大爆炸诞生原始迷你黑洞组成。

据报道,暗物质是宇宙中神秘额外发送质量,它们不释放光线,但会产生引力作用,实际上可能是由起源于宇宙大爆炸的原始黑洞构成。

目前,依据最新研究理论表示,这些微型迷你黑洞的诞生可能与希格斯玻格色子有关。这一理论发表在3月23日出版的《物理评论快报》杂志上,研究人员指出,原始黑洞是在产生希格斯玻色子的作用场中形成的,在大型强子对撞机(LHC)实验中,研究人员将希格斯玻色子描述为“上帝粒子”。

研究报告合著作者、瑞士日内瓦大学物理学家安东尼奥·里奥托(Antonio Riotto)说:“原则上讲,所有暗物质的解释都是基于原始黑洞的形式。”

然而,并不是每个人都对此信服,一些物理学家称,这些原始黑洞不太可能解释宇宙所有的暗物质。

迷你黑洞

希格斯玻色子是在所谓的希格斯场(Higgs field)中产生的,它们在宇宙中弥漫,并对粒子赋予质量。当科学家发现希格斯玻色子存在时,证实它比质子重126倍,比多数物理学家预想的更轻。在进行一些计算之后,物理学家意识到希格斯玻色子的质量暗示着希格斯场可能不会处于最稳定的状态。

更重要的是,希格斯玻色子的质量暗示着在宇宙早期膨胀过程中,当物理在大爆炸之后立即向外扩散时,不稳定的希格斯场经历了量子涨落(quantum fluctuations),在希格斯场不同部分存在着不同密度的物质。

依据这项最新研究,这些波动使得小块空间区域的质量密度非常高,以至于坍缩形成一个黑洞。这些小型迷你黑洞的质量大约10万亿公斤,质量与珠穆朗玛峰相近。

该理论在许多层面上都具有一定的吸引力:暗物质并不释放可探测光线,黑洞也是如此。而原始黑洞如果存在的话,将是证实希格斯场并非处于最低能量状态的物理证实。同时,这一最新理论也将解释暗物质,而不需要任何超越标准模型的新物理概念,它描述了微小亚原子粒子的行为特征。

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