宇宙謎團：暗物質的奧秘可能最終被解決了

它占宇宙總質量的85％左右，然而物理學家仍然不知道什麼是暗物質。

但是一個新的假設可能使我們更接近於找出它的身份，因為物理學家現在懷疑黑暗物質一直在改變形式--從宇宙最大的結構中的幽靈粒子到更小規模的奇怪的超流體狀態。我們很快就會有工具來確認它。

暗物質是近一個世紀前提出的一個假想物質，以解釋宇宙物質數量之間的明顯不平衡，以及將我們的星系保持在一起的引力。我們不能直接檢測到暗物質，但是我們可以看到它對我們周圍的一切的影響--星系旋轉的方式以及光在宇宙中運行時的彎曲方式表明，還有更多出乎我們想像的東西。

現在兩位物理學家提出，黑暗物質一直在改變規則，這可以解釋為什麼它是如此難以捉摸。

一位並沒有參與這項研究的粒子物理學家提姆·泰特（Tim Tait）認為：「這是一個不錯的想法，你有兩種不同的暗物質被描述為一件事。」

黑暗物質的傳統觀點是它是由弱相互作用的粒子組成的，如軸子，它們受到引力的影響，我們可以在大規模觀察到。

這種「冷」形式的暗物質可以用於預測星系的星群將如何變化，並符合我們對宇宙「宇宙網」的了解--科學家認為所有的星系都連接在一個由暗物質的隱形細絲組成的巨大的星際網中。

但是當我們按比例縮小到單個星系以及其中的恆星相對於星系中心旋轉的方式時，一些東西就不能疊加起來。

賓夕法尼亞大學物理學家賈斯汀·霍里（Justin Khoury）解釋說：「宇宙中的大部分物質都是暗物質，與大多數普通物質所處的位置是隔離的。在宇宙網的尺度上，這與觀測結果相吻合。在星系團規模上，它也做得相當不錯。然而，在星系的尺度上，它並不合適。」

現在在普林斯頓大學的庫利（Khoury）和他的同事拉沙·貝雷日亞尼（Lasha Berezhiani）認為，我們無法調和暗物質在宇宙中的大小尺度上的行為是因為它可以轉移形式。我們已經為大規模的星系團提供了「冷」暗物質粒子，但是在一個單一的星繫上，他們認為暗物質處於超流體狀態。

超流體是一種冷而密集的物質的形式，具有零摩擦和零粘度，有時可以成為一個的玻色-愛因斯坦凝聚態，被稱為「第五種物質狀態」。

他們聽起來很奇怪，超流體比以往任何時候都更容易獲得，研究人員最近宣布，他們能夠在室溫下創造出像液體一樣的超流體形式的光。

我們越了解超流體，物理學家們願意接受這樣一個觀點，認為它們在宇宙中可能比我們想像中更為常見。

珍妮弗·歐列特（Jennifer Ouellette ）解釋說：「最近，越來越多的物理學家開始考慮在極端條件下自然形成超流相的可能性。超級流體可能存在於中子星內，一些研究人員推測，時空本身可能是一個超流體，那麼為什麼暗物質不應該有超流體相呢？」

其想法是，圍繞單個星系存在的暗物質的「光暈」創造了形成超流體的必要條件--星系的引力拉力確保其密集地堆積，並且空間的冷卻使溫度保持在適當的低水平。

放大到更大的範圍，這個引力變得太弱而不能形成超流體。

這裡的關鍵在於，超流體暗物質的存在可以解釋個別星系的奇怪行為，這種引力本身無法解釋--它可能會製造出第二種尚未定義的力，其行為就像圍繞著它們的暗物質光環中的引力一樣。

如珍妮弗·歐列特（Jennifer Ouellette ）解釋的那樣，當你打擾電場時，你會收到無線電波，當你打擾引力場時，你會得到引力波。當你擾亂一個超流體呢？你得到聲子，而且除了引力外，這種額外的力也能起作用。

庫利（Khoury）說：「這很好，因為你在重力上有一個額外的力，但它實際上與暗物質有著內在的聯繫。這種暗物質介質的特性產生了這種力。」

應該清楚的是，這個假設尚未得到同行評議，所以這一切都正是在假設的範圍內。

它所做的一件大事是它也可以解釋「修正牛頓動力學理論」（MOND），這個理論認為，需要修改牛頓定律來解釋星系內部所觀察到的特殊性質。

該團隊解釋認為，在星系中，有黑暗物質和MOND適用的超流體運動，但是在星系集群中，沒有超級流體的暗物質，MOND也不適用。

庫利（Khoury）和拉沙·貝雷日亞尼（Lasha Berezhiani）正在用一些實際可測試的方法來證明我們基於超流體暗物質的預測。

如果他們的預言能證實的話--那當我們談到這個巨大的宇宙奧秘時，我們可能最終會有所發現。

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