北京時間 12 月 7 日消息，據(jù)國外媒體報道，暗物質(zhì)是宇宙中最古怪的物質(zhì)之一，并且其古怪程度也許遠(yuǎn)超我們的想象。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種神秘且隱形的物質(zhì)可以通過將普通物質(zhì)轉(zhuǎn)化成暗物質(zhì)實現(xiàn)增殖。這種增殖方式又叫指數(shù)級增長。根據(jù)此前在《自然》期刊上發(fā)表的研究，這種現(xiàn)象在自然界中十分常見，菌落生長就是一個典型的例子。
自瑞士傳奇天文學(xué)家弗里茨?茲威基 1933 年首次在論文中描述以來，暗物質(zhì)便一直是一個宇宙難題。宇宙中可以看見的物體均由普通物質(zhì)構(gòu)成，例如地球、恒星、樹木、人類等等，而暗物質(zhì)就是這些普通物質(zhì)的“卵生兄弟”，只是看不見、摸不著。科學(xué)家還不確定暗物質(zhì)由什么組成，也不清楚它們是如何形成的，只知道這些神秘物質(zhì)約占宇宙物質(zhì)總量的 85%。
但如果暗物質(zhì)無法與光線發(fā)生相互作用，科學(xué)家看不見它們，他們又是如何確定暗物質(zhì)無處不在的呢。事實上，暗物質(zhì)是通過對其它天體的引力作用暴露自己的存在的。例如，NASA 的研究人員此前發(fā)現(xiàn)，一些星團(tuán)的真實引力遠(yuǎn)大于根據(jù)其中可見物質(zhì)測算出的引力，假如暗物質(zhì)不存在的話，這些觀測結(jié)果根本講不通。
而此次研究人員提出的新機(jī)制認(rèn)為，暗物質(zhì)來自普通物質(zhì)。之前一種名叫“熱退耦”（freeze-out）的主流機(jī)制認(rèn)為，暗物質(zhì)是在早期宇宙中形成的，當(dāng)時所有粒子都在這鍋稠密、熾熱的“湯”中撞來撞去。該理論認(rèn)為，大多數(shù)粒子開始時都是暗物質(zhì)，但一旦與其它普通物質(zhì)接觸，就會立即被摧毀，這種現(xiàn)象叫做“湮滅”。而將這種反應(yīng)倒過來，就可以讓暗物質(zhì)將早期宇宙中大量存在的普通物質(zhì)取而代之，這一機(jī)制名為“冷凍耦合”（freeze-in）。
該研究主要作者將冷凍耦合機(jī)制推演到了最極端的一種情況。他們提出，最開始時，宇宙中普通物質(zhì)的量遠(yuǎn)多于暗物質(zhì)，但這種情況很快發(fā)生了變化。研究人員推測，當(dāng)一個暗物質(zhì)粒子接觸其它粒子時，就會湮滅成另一種粒子，同時釋放出兩個暗物質(zhì)粒子。這與其它基本粒子（比如正電子和電子）湮滅時產(chǎn)生兩個質(zhì)子的原理十分相似。但與冷凍耦合不同的是，按照這一模型，暗物質(zhì)可以實現(xiàn)指數(shù)級增長。這是一種全然不同的機(jī)制，假如事實果真如此，暗物質(zhì)與普通物質(zhì)高達(dá) 6 比 1 的比例便可得到解釋了。
但如果暗物質(zhì)可以將其它所有物質(zhì)都轉(zhuǎn)化為暗物質(zhì)，這是否意味著整個宇宙最終都將變成一團(tuán)巨大的暗物質(zhì)呢？
不一定。如果這一過程長期持續(xù)下去，宇宙中的暗物質(zhì)將比如今多得多。此次提出的新機(jī)制只在極端高溫下可行。隨著宇宙逐漸冷卻，該反應(yīng)也會隨之停止，暗物質(zhì)的量也就此鎖定。
不過，此次新提出的指數(shù)級增長模型只是解釋暗物質(zhì)的眾多機(jī)制之一，就目前而言，關(guān)于暗物質(zhì)的問題遠(yuǎn)比答案多。
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