暗域:物质宇宙中的影子世界?(2)
无论这种物质由什么东西构成,它必须具有质量,因此可以感受并施加引力,但它没有电荷,因此不会与光发生相互作用。这一引力作用还必须非常微弱,科学家认为,暗物质只会与普通物质的某些成分以特定的方法发生微乎其微的相互作用,否则我们也许永远也无法探测到它们了。
几十年来,领先的候选体一直是弱相互作用大质量粒子。但麻烦的是,一系列极其灵敏的探测器始终无法探测到它们的任何迹象。2016年7月,位于美国南达科他州的大型地下氙(LUX)实验结束了为期2年的探测,结果仍旧是一无所获。
不过,弱相互作用大质量粒子还没有真正被枪毙。一些天文学家认为,我们已经在围绕银河系的暗弱矮星系中看到了它们的信号。但对其他人来说,是时候继续前进了。历经数十载的搜寻,却没有任何发现,这自然会使得科学家开始思考其他的可能性。
一直以来,除了弱相互作用大质量粒子之外,对暗物质还有其他各种各样的猜想,而眼下则有令人信服的理由来重新思考这些可能性。最初,通过精细测量星系的自转,可以计算出其中暗物质的分布。简单的模型认为,暗物质在星系的中心会非常密集。但是,最新的观测显示它们分布得更加均匀。一个解释是在暗物质粒子之间存在着一种独有的相互作用力,把它们打散了。
这个力的引入可能会改变暗物质的整个格局。一旦你开始思考暗物质粒子之间存在相互作用力,那么你就进入了一个全新的舞台。你可以想象出各式各样的暗物质粒子以及它们自身拥有的相互作用力。这将是一个全新的世界。
关于暗域的这种推测其实并不是全新的想法。早在2006年,研究子弹星团——两个正在发生碰撞的星系团——的天文学家提出,若仅根据暗物质和普通物质的引力来计算,无法产生观测到的这么高的碰撞速度。他们推测,暗物质粒子间其他的相互作用力提供了所需的额外引力。
详细的数值模拟证明,子弹星团的碰撞速度并没有超出预期。但是,对暗力的怀疑从未就此消失。有科学家提出,地球上粒子实验中出现的异常现象也许暗示了它们的存在。例如,普通物质介子——相当于大质量版的电子——的磁性在理论和实验上存在着长期矛盾,这也许能用一种暗力的承载粒子来解释。现在,一个匈牙利的核物理实验室可能已经发现了这种粒子迄今最令人信服的证据。

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