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暗物質新突破!新的數據表明暗物質實際上可能帶有電荷

暗物質,或者至少它的一部分,可能攜帶著一種難以置信的弱電力——相當於一個電子電荷的百萬分之一。這是根據實驗數據,以檢測全球時代的具體化簽名(邊緣)。

儘管存在爭議,但即使是這種神秘的物質形式與更熟悉的物質之間發生最細微的相互作用的可能性,也可能為解釋宇宙缺失的四分之一提供關鍵的證據。

來自馬薩諸塞州哈佛-史密森天體物理中心的天文學家在今年早些時候發表邊緣項目的結果時,已經回到了研究暗物質的畫板上。

「暗物質的本質是科學中最大的謎團之一,我們需要利用任何相關的新數據來解決它,」天體物理學中心的理論物理學家阿維·勒布說。

暗物質是當今天文學中最鋒利的刺之一。它大約佔了整個宇宙的23%如果我們說的是物質的組成部分的話,是80%

但正如它的名字所暗示的那樣,它並沒有在廣告中大肆宣揚其真實的本質。我們知道它的存在,是因為除了我們可以測量的閃亮的東西外,似乎還有一些額外的東西將星系連接在一起。

到目前為止,我們實際上什麼都沒有。人們對XENON1T實驗寄予厚望,希望它能找到某種弱相互作用的粒子,但到目前為止,它所能做的只是將其可能的大小限制在一個極小的質量上。

我們幾乎沒有理由認為,暗物質是通過除了重力之外的任何力量而為人所知的。一些物理學家推測,暗物質可能會表現出重力以外的力量,但支持它的證據並不多。

邊緣實驗提供的數據的意外變化可能會提供一些缺失的證據。

在邊緣縮略詞中提到的「再電離時代」涵蓋了大爆炸後約2億年的宇宙歷史中的一個時期。在膨脹的空間冷卻的過程中,氫的原子剛剛從帶電粒子的湯中凝結出來,並且在第一顆恆星的輝光下被清洗。

這束紫外線衝擊了原子中的電子,使氫離子再次離子化,使原子吸收少量的背景輻射,這些輻射仍然在宇宙起源的空間中回蕩。

邊緣形成了天空無線電波的輪廓,可以用來描述在宇宙歷史的這個關鍵時期吸收輻射的氫的行為。

儘管這些數據仍然新鮮,還沒有被天文學團體嚴重地分離出來,早期的報告指出,氫的溫度僅僅是模型預測的一半。

該研究的主要作者、哈佛大學宇宙學家朱利安·穆尼奧斯說:「如果在這段時間裡,邊緣探測到的氫氣溫度比預期的要低,那是什麼原因呢?」

「一種可能是氫被暗物質冷卻了。」

這些離子化的氫雲與它們的電子分離,還沒有被其他的天文天氣所攪動,它們的速度仍然足夠慢,即使是最小的電荷也能感覺到微小的拉力。

在電子的一百萬分之一的電磁引力作用下,這一小部分暗物質粒子發出的微小微推力在今天幾乎是看不見的,但足以冷卻緩慢運動的氫。

如果它感覺像抓稻草,我們或多或少在這個令人沮喪的神秘階段。

勒布和穆尼奧斯堅稱,他們的模型並不依賴於邊緣結果,而只是對一些更出乎意料的數據提供了獨特的理解。

Loeb說:「無論你如何解讀邊緣的結果,我們都可以用我們的研究講述一個基本的物理學故事。」

未來對這個時代的研究要麼駁斥這個觀點,要麼擴展暗物質的光明面。

這項研究發表在《自然》雜誌上。

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