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行業新聞

暗物質起源

2016/11/11 14:54:36

原質起源

美國紐約布魯克海文國家實驗室和英屬哥倫比亞大學的科學家,研究已發表在《物理評論快報》上。他們稱這種新機制為“原質起源論”(hylogenesis)。

英屬哥倫比亞大學克里斯·西格森說:“我們正在努力把理論物理中的兩個問題一起解釋。這一機制將原子形成和暗物質聯系在一起,有助于解開重子不對稱的秘密,作為對整個暗物質加可見重子的平衡宇宙的一種重建。”

根據研究人員構建的機制,在物質形成景象中,早期宇宙產生了一種新粒子X和它的反粒子X-bar(帶等量相反電荷)。X和X-bar在可見部分能結合成為夸克(重子物質的基本組成,如質子和中子),在“隱匿”部分組成了粒子(由于這種粒子可見部分的相互反應是微弱的),如此,在大爆炸開始后的第一時刻,宇宙膨脹變熱時會有X和X-bar產生。

隨后,X和X-bar會衰變,部分變成可見的顯重子(尤其是中子,由一個上夸克和兩個下夸克組成),部分變成不可見的隱重子。據科學家解釋,X衰變成中子的頻率比X-bar衰變成反中子的頻率更高,同樣地,X-bar衰變為隱反粒子的頻率比X衰變為隱粒子的頻率要高。夸克形成的重子物質組成了我們所說的可見物質,隱反重子形成了我們所說的暗物質。這種陰—陽衰變方式使得可見物質的正重子數量和暗物質的負重子數量達到平衡。

英屬哥倫比亞大學特里姆研究中心的肖恩·圖林說:“可見物質和暗物質的能量密度非常接近(1/5的不同)。在許多情況下,在廣大宇宙的早期,生成可見物質和暗物質的過程是互不相關的。于是,這1/5的因素要么是早期出現的一個大偶然,要么是兩種物質共同起源的重要線索。我認為,這為構建可見物質與暗物質起源的統一模型提供了主要依據。”

物理學家預測,這種物質形成機制將為尋找暗物質提供一個全新途徑,它們會留下一些可在實驗室探測到的特征標記。科學家解釋說,當暗物質反粒子和一個普通原子粒子相撞而湮滅時,就會產生爆發的能量。盡管這非常稀有,但在地球上尋找質子自發衰變的實驗中,能探測到暗物質。

在天體物理學觀測和離子加速器數據中,也可能會出現其他原質起源的信號。研究人員表示,今后也會在研究中考慮這些可能性。

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