什麼是暗物質？

Fritz Zwicky在1930年代和Vera Rubin及她的合作者在1970年代的觀測都表明，星系中的引力大多數來自不發光的物質，即所謂的暗物質。近年來許多天文觀測數據都傾向於暗物質的存在，它的數量大約是普通物質（比如行星、恆星、氣體等）的5到6倍。在宇宙的138億年的演化過程中，它對星系、星系團和大尺度結構的形成至關重要。

兩個星系團間的碰撞合併成一個更大的星系團。這被認為是暗物質的強有力證據。| 圖片來源：NASA

但究竟什麼是暗物質？我們並不知道，通過天文觀測，我們可以推測出暗物質不發光、不反射、也不吸收光。因此，通過普通的光學手段是無法找到它們的蹤跡的。科學家提出了許多可能的候選粒子，比如弱相互作用大質量粒子、軸子、惰性中微子、超中性子等等。但到目前為止地底下的大型探測器、太空中的衛星、以及對撞機中均未發現暗物質的蹤跡。另一些人則希望通過修正引力來解釋暗物質的存在。而最近，物理學家 Justin Khoury 和 Lasha Berezhiani 認為，在寒冷、高密度的環境下，暗物質會凝聚成超流體。這個想法得到了越來越多人的青睞。

左邊：巨大的星系團之所以能夠束縛在一起是因為暗物質提供了額外的引力。在星系團中的暗物質粒子的運動比較隨機。右邊：單獨星系也需要額外的力才能維持，否則星系早就分崩離析。但是普通的暗物質模型無法完美地解釋這個力。一個稠密的星系暈中的暗物質可以被凝聚成超流體。而這個超流體可以提供額外的力。| 圖片來源：Lucy Reading-Ikkanda

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