程建蘭

暗物質(zhì)是現(xiàn)代物理學(xué)中最難以捉摸的謎團(tuán)之一，研究人員認(rèn)為暗物質(zhì)約占宇宙質(zhì)量的80%，但暗物質(zhì)究竟是什么以及它如何形成，一直是未解之謎。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)的一項(xiàng)最新研究表明，暗物質(zhì)可能在宇宙大爆炸之前就已存在。

盡管人們對(duì)暗物質(zhì)的起源知之甚少，但天文學(xué)家已經(jīng)證明，暗物質(zhì)在星系和星系團(tuán)的形成過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。雖然不能直接觀測(cè)到，但通過它們對(duì)可見物質(zhì)在空間運(yùn)動(dòng)和分布的引力作用，可以知道有暗物質(zhì)存在。

長(zhǎng)期以來(lái)，研究人員認(rèn)為，暗物質(zhì)是大爆炸的遺骸。而最新研究作者、約翰·霍普金斯大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)博士后托米·騰卡能說：“如果暗物質(zhì)真是大爆炸的遺骸，那么，我們應(yīng)該已在不同的粒子物理實(shí)驗(yàn)中直接看到了暗物質(zhì)的‘蛛絲馬跡’。但迄今為止，所有尋找暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)都以失敗告終。”在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用一個(gè)新的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)框架表明，暗物質(zhì)可能在大爆炸（即宇宙暴脹時(shí)期）之前就產(chǎn)生了。在宇宙暴脹時(shí)期，空間快速膨脹，這種膨脹據(jù)信會(huì)產(chǎn)生大量的被稱為“標(biāo)量”（scalars）的粒子。迄今為止，科學(xué)家只發(fā)現(xiàn)了一種標(biāo)量粒子——希格斯玻色子。

騰卡能說：“我們不知道暗物質(zhì)是什么，但如果它與任何標(biāo)量粒子有關(guān)，它可能比大爆炸還要古老。”

雖然暗物質(zhì)在大爆炸之前就已存在的觀點(diǎn)并不新鮮，但其他理論學(xué)家一直未能提出支持這一觀點(diǎn)的計(jì)算方法。騰卡能說，新研究表明，研究人員總是忽略了暗物質(zhì)起源最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)假設(shè)。

新研究還提出了一種通過觀察暗物質(zhì)在宇宙中的分布特征來(lái)測(cè)試其起源的方法。騰卡能說：“雖然暗物質(zhì)很難在粒子實(shí)驗(yàn)中找到，但它可以在天文觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)。歐幾里得衛(wèi)星將于2022年發(fā)射，屆時(shí)，我們將了解到更多有關(guān)暗物質(zhì)起源的信息。如果暗物質(zhì)由大爆炸前誕生的新粒子組成，它們將以一種獨(dú)特的方式影響星系在天空中的分布。”