英國科學家認為暗物質粒子或許比我們所認為的要更加「苗條」

英國科學家認為暗物質粒子或許比我們所認為的要更加「苗條」

（神秘的地球報道）據騰訊科學（清風）：科學界普遍認為，暗物質佔宇宙總質量的84.5%，但迄今仍未有人或探測器直接見其「真身」，暗物質也因此成為現代物理學最重要的謎團之一。現在，有英國科學家認為，暗物質粒子或許比我們所認為的要更加「苗條」，並據此提出了一種新的暗物質備選粒子，其質量非常小，無法穿透地球大氣層，因此無法被地面上的探測器直接捕獲。

據英國《每日郵報》網站近日報道，暗物質之間的引力會影響恆星和星系，幫助它們緊密地依附在一起，這是暗物質證實其自身存在的方式，科學家們可以在宇宙大爆炸的「余光」——宇宙微波背景輻射（CMB）中發現暗物質的「蛛絲馬跡」，但盡管科學家們使出渾身解數，迄今也沒有直接看到暗物質。

現在，南安普頓大學的研究人員提出了一種假定的暗物質基礎粒子。新研究認為，暗物質粒子或許比我們以前所認為的要更「輕」一些，其質量僅為電子質量的0.02%。盡管這種粒子不會與光發生相互作用，但它與普通物質之間的相互作用非常強烈，而且，其或許無法穿透地球的大氣層，因此也就不太可能被地面探測器發現。

研究人員之一、南安普頓大學物理和天文學系的詹姆斯·貝特曼博士表示，這項新研究囊括了理論粒子物理學、觀測X射線天文學以及實驗量子光學等多個不同的物理學領域。貝特曼說：「我們的備選粒子聽起來很瘋狂，但目前似乎沒有實驗或者觀察可以將其排除。」

暗物質（Dark Matter)

暗物質是一種比電子和光子還要小的物質，不帶電荷，不與電子發生干擾，能夠穿越電磁波和引力場。暗物質的密度非常小，但是數量龐大，充滿整個宇宙，因此它的總質量很大。暗物質與暗能量被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題，它們代表了宇宙中84.5%[1] 的物質含量，而我們可以看到的物質只佔宇宙總物質量的10%不到(約5%)。暗物質無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到。

1932年，暗物質(dark matter)剛被提出來時僅僅是理論的產物，但是我們知道暗物質已經成為了宇宙的重要組成部分。暗物質的總質量是普通物質的6.3倍，在宇宙能量密度中佔了1/4，同時更重要的是，暗物質主導了宇宙結構的形成。暗物質的本質還是個謎。

暗物質存在的最早證據來源於對球狀星系旋轉速度的觀測。現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、天文觀測和膨脹宇宙論研究表明：宇宙的密度可能由約70%的暗能，5%的發光和不發光物體，5%的熱暗物質和20%的冷暗物質組成。

天文學家推測，宇宙中最重要的成分是暗物質和暗能量，暗物質佔宇宙25%，暗能量佔70%，通常所觀測到的普通物質只佔宇宙質量的5%。因此，探測和研究暗物質很可能導致物理學界新的革命。

2011年5月，意大利暗物質探測無果，該研究結果質疑其它發現暗物質的結果。

發現的證據

大約65年前，第一次發現了暗物質存在的證據。當時，弗裡茲•扎維奇發現，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質量是根據其中恆星數量計算所得到的值的100倍以上，否則星系團根本無法束縛住這些星系。之後幾十年的觀測分析證實了這一點。盡管對暗物質的性質仍然一無所知，但是到了80年代，佔宇宙能量密度大約20%的暗物質已被廣為接受了。

在引入宇宙膨脹理論之後，許多宇宙學家相信我們的宇宙是一個平行的空間，而且宇宙總能量密度必定是等於臨界值的（這一臨界值用於區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向於一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質與暗能量。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。

不過，我們忽略了極為重要的一點，那就是暗物質促成了宇宙結構的形成，如果沒有暗物質就不會形成星系、恆星和行星，更談不上今天的人類了。宇宙盡管在極大的尺度上表現出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恆星、星系、星系團以及星系長城。而在大尺度上能夠促使物質運動的力就只有引力了。但是均勻分布的物質不會產生引力，因此今天所有的宇宙結構必然源自於宇宙極早期物質分布的微小漲落，而這些漲落會在宇宙微波背景（CMB）中留下痕跡。然而普通物質不可能通過其自身的漲落形成實質上的結構而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕跡，因為那時普通物質還沒有從輻射中脫耦出來。