冷暗量子流體鋪成暗物質「歷史的天空」

《自然》雜誌刊載的文章重新解釋了暗物質的屬性，對暗物質的重新認識開啟了新物理學研究的可能。暗物質被認為是非常冷的量子流體，它主導了整個宇宙的形成和結構，冷暗物質在宇宙學的意義是一種未知形態的物質粒子，冷暗物質粒子的運動比光子慢得多，它們和電磁輻射發生微弱的相互作用。我們的宇宙僅有少量重子構成的物質，重子物質構成了宇宙的恆星、行星和生命物質的成分，除了少量的重子物質，其它類型的物質佔到宇宙總物質成分的95%以上，它們是科學家尋找的暗物質和暗能量。

冷暗物質的物理學理論很好地解釋了可見宇宙的進化，宇宙從最初的形態演化為目前的構造體系，從原子聚集為分子，從分子聚集為團塊和星雲，從星雲孕育了星系和星系群。宇宙從微觀尺度「馬不停蹄」地擴展為宏觀尺度，如果人們對一個膨脹宇宙的觀測和理解是正確的，那麼在解釋宇宙進化的原因時，過去的任何物理理論存在這樣和那樣的問題，不能獲得令人滿意的解釋特定觀測結果的答案。西班牙的科學家布羅德赫斯和他的同事對暗物質的性質進行了重新解釋，他們在宇宙進化的理論領域投射了科學認識新的光芒。

布羅德赫斯特是巴斯克科學基金會的一名科研人員，他主導的科學團隊們開發了星系形成的計算機模型，科學團隊在新模擬版本的指導下重新解釋了冷暗物質的特性和功能，他們將冷暗物質看成是一種「博斯——愛因斯坦凝聚體」，超級輕的玻色子形成了冷凝物，它們和玻色子一樣擁有量子波函數的性質，當暗物質分布到天文學大尺度概念的整個時空，它們形成了時空大尺度的波動特性。冷暗物質的擾動理論應用在對所有星系進化的解釋，大的暗物質駐波被物理學家稱之為孤波，暗物質孤波理論解釋了在普通矮星系中觀測到的一種令人不解的核心現象。

布羅德赫斯特指導的科學小組解釋了星系的形成為什麼相對較晚，他們的研究成果與暗物質粒子的標準模型理論有所不同，目前，科學團隊試圖將以新模擬版本為基礎預測的結論和哈勃太空望遠鏡的觀測結果進行比較。科學團隊新的研究方法充滿希望和挑戰，他們期待開啟理論預測新的可能性，新的理解方式在於將暗物質視為非常冷的量子流體物，他們在這一基礎上重新理解了什麼支撐和主導了宇宙的結構。布羅德赫斯特不是第一次在知名的《自然》雜誌發布成果，2012年，他參加了一項有關在早期宇宙的再電離時期星系如何形成的課題研究，這是一項過去沒有探索過的科學課題，他和當時的科學同事將研究的視角伸向了在宇宙誕生之後形成的第一代星系。

湯姆·布羅德赫斯特在英國杜倫大學獲得物理學博士學位，2010年加入西班牙的巴斯克科學基金會，學術訪問活動十分活躍，他的學術足跡遍及英國、美國、德國、以色列、日本等國家和地區，布羅德赫斯特在世界主要的科學雜誌發表了184篇科學論文，他的研究論文被同行引用了11800次，成為了一位在天體物理學領域有影響力的科學家，布羅德赫斯特的科學研究領域集中在觀測宇宙學、暗物質物理學和星系進化理論等領域。以暗物質理論解釋星系的形成，這是科學家遇到的主要難題之一。

（編譯：2014-9-18）

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