神秘暗物质的未解之谜，答案是否早已现身？

简介：英国约克大学的物理学家米哈伊尔巴什卡诺夫和丹尼尔瓦茨认为d*（2380）六夸克或“d星”或许可以解释暗物质的性质。

             

低温暗物质研究是去追踪全新的，从未被看见过的暗物质微粒的最敏锐的努力尝试之一。但是如果物质微粒终究不再是什么新的事物？

(图片: © SuperCDMS/Slac National Accelerator Laboratory)

 

 

我们已经发现了暗物质？

这就是那个在于2月12日在《物理学杂志G》发表的新论文中被提出的问题。作者们概述了暗物质是怎样有可能被叫做d*（2380）六夸克的微粒组成的，它于2014年就可能被探测出。

 

暗物质，施加引力但不发光，不是任何人之前摸过或见过的东西。我们不知道它是由什么组成的，并且难以计数的对这些物质的研究也都一无所获。但是物理学家中压倒性的大多数都坚信它是存在的。

 

     

             

                    暗物质艺术概念图       图源：baidu

 

证据遍布宇宙：簇拥着的星星快速旋转比它们其他时候都要快得多，神秘的变形的光穿越了黑夜，并且甚至我们的星系被一个看不见的指向外界的东西打洞-----组成了宇宙的大多数物质—我们至今还没有理解的。

 

             

                                          图源zhihu

 

关于暗物质大多数广泛的研究理论包含全部层级的从未见过的来自标准物理模型之外的粒子，主要的理论描述了亚原子的粒子。这些中的大多数适应两个类别中的一个：轻量级轴子和重量级重粒子，或者弱交互的大量粒子。还有其他的，更奇异的理论包含到目前为止没被发现过的中微子的物种或者理论化的微观级的黑洞。但是很少有人提出暗物质是由我们已经知道存在的一些东西组成的。

米哈伊尔巴什卡诺夫和丹尼尔瓦茨，英国约克大学的物理学家，打破了这个僵局，认为d*（2380）六夸克或“d星”可以解释所有缺失的物质。

夸克是标准模型中的基础物理粒子。当它们中的三个结合起来起来（用一种叫做胶子的粒子）可以产生一个质子或中子，它们原子的组成部分。以其他的方式去排列它们你会得到不同的，更加奇特的例子。d星是一个带正电荷的，六夸克的粒子，研究者们相信它们在2014年在德国于力希研究中心的一个实验中存在过一瞬间。因为它是很短暂的，所以d星的探测没有被完全确认。个体的d星不能解释暗物质，因为它们不能在衰退之前存在很久。然而，巴什卡诺夫告诉生活科学，在宇宙早期的历史中，粒子们可能以一种方式聚集起来阻止它们衰退。

 

 

             

德国于利希研究中心           图源：chisa

 

这种设想的发生伴随着中子。从核中取出中子，并且它会非常快

速的衰退，但是把它与其他的中子和质子在核中结合，它会变得稳定，巴什卡诺夫说。

“六夸克以同样的方式确实存在着，”巴卡什诺夫说道。巴卡什诺夫和瓦茨从理论上说明成组的d-星们来自叫做玻色爱因斯坦凝聚，或BEC（玻色爱因斯坦的缩写）的物质。在量子实验中，当温度降到足够低以至于原子开始在一起重叠和混合时，玻色爱因斯坦凝聚就会产生，有点像原子中的质子和中子。这是一种物质从固态脱离的状态。

 

             

                玻色-爱因斯坦凝聚态              图源：sohu

 

在宇宙历史的早期，那些玻色爱因斯坦凝聚将会捕捉自由电子，组成一个中性带电的材料。一个中性带电的d星玻色爱因斯坦凝聚，物理学家写道，将会表现的非常像暗物质：可视的，在发光的物质中溜走而不明显碰撞，然而施加显著的引力在宇宙周围。

 

当你要坐椅子上却没有跌落的原因是椅子上的电子把你屁股上的电子推过去了，创造了一个负电荷的障碍来阻止交叉。在正确的条件下，巴卡什诺夫说，用六夸克和俘获电子组成的玻色爱因斯坦凝聚将会没有障碍，在其他种类的物质中溜来溜去，就像完美的中性幽灵们。

 

这些玻色爱因斯坦凝聚可能会在大爆炸之后不久组成，当空间从一个没有单独的原子物质的热夸克-胶子等离子体的海洋转变成我们如今有着像质子、中子和它们其他兄弟姐妹的物质的时代。当那些基本原子物质组成的时刻，条件将会是完美的让六夸克玻色爱因斯坦凝聚从夸克-胶子等离子体中沉淀。

 

             

                                              图源：dy.163

 

“在转变之前，温度是过高的；在此之后，密度是过低的”，巴卡什诺夫说道。

在这个转变的时期，夸克会冰冻成一个普通粒子，比如质子和中子，或者变成如今可能组成暗物质的六夸克玻色爱因斯坦凝聚，巴什卡诺夫说道。如果这些六夸克玻色爱因斯坦凝聚从这出去，研究者们写道，我们将可能会发现他们。即便玻色爱因斯坦凝聚是相当活得久的，它们将会偶然在地球周围衰退。并且那个衰退将会作为一个特定特征在被设计发现宇宙辐射线的检测器中显示出来，并且看起来像是它从各个方向同时而来，资源充满了整个宇宙空间。下一步，他们写道，是去寻找那个特征。

 

 

作者: Rafi Letzter - Staff Writer

FY: 至安

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