科学家将暗物质的“重量”缩小了数万亿倍，什么是暗物质？

　　科学家们终于弄清楚暗物质——这种几乎难以察觉的物质据说能拉动一切，但却不发光，还很重。新的估算值有助于确定其微粒的重量，暗示神秘物质的实际含义。

　　这项研究将暗物质颗粒的潜在质量急剧缩小，从估计的10 ^-24电子伏特（eV）到10 ^ 19千兆电子伏特（GeV）缩小到10 ^ -3 eV到10 ^ 7eV的可能范围。质量比以前小数万亿倍。

　　萨塞克斯大学物理学和天文学教授Xavier Calmet说：“这些发现可以帮助暗物质猎人将精力集中在所指示的粒子质量范围上，或揭示宇宙中以前未知的作用力。”

　　什么是暗物质？

　　据某些估计，暗物质约占宇宙所有物质的83％。人们认为它只能通过重力与光和普通物质相互作用，这意味着只能通过弯曲光线的方式才能看到它。

　　天文学家在1930年代注视银河星系团簇时发现了暗物质的最初提示，而在1970年代后，天文学家意识到星系的旋转速度比他们原本应有的速度快，因此有关星系被大量暗物质环束和边缘化的理论成为主流。 ，考虑到它们包含多少可见物质。

　　暗物质粒子的可能候选者包括幽灵，被称为中微子的微小粒子，理论上被称为轴心的暗，冷粒子以及拟议中的弱相互作用块状粒子或WIMP。卡尔梅特说，根据特定暗物质模型的细节，新的质量边界可以帮助消除其中一些候选物质。

　　科学家确实知道，暗物质似乎仅通过引力而不是其他基本力与光和正常物质相互作用。因此研究人员使用引力理论得出了暗物质颗粒质量的估计范围。

　　重要的是，他们使用了来自量子引力理论的概念，这导致范围比以前的估计要窄得多，而先前的估计仅使用了爱因斯坦的广义相对论。

　　爱因斯坦的广义相对论是基于古典物理学的。它可以完美地预测重力在大多数情况下是如何工作的，但是在量子力学效应变得非常重要的极端情况下，例如在黑洞的中心，它会分解。

　　另一方面，量子引力理论试图通过量子力学来解释引力，量子力学已经可以描述另外三个已知的基本力-电磁力，将大部分物质结合在一起的强力和引起放射性衰变的弱力。但是，没有一个量子引力理论有强有力的证据支持它们。

　　Calmet和Kuipers使用广义相对论的值估计了暗物质粒子的质量的下界，并根据量子引力理论预测的暗物质粒子的寿命来估计了上界。卡尔梅特说，广义相对论的值的性质也定义了上限的性质，因此它们能够得出与任何特定的量子引力模型无关的预测。

　　该研究发现，尽管量子引力效应通常几乎是微不足道的，但当假设的暗物质粒子花费极长的时间才能衰变并且宇宙大约与现在一样古老（约138亿年）时，量子引力效应就变得很重要。

　　物理学家此前估计，暗物质粒子必须比“普朗克质量”轻——约1.2倍10^19 GeV，至少比已知最大粒子重1000倍——但比10^minus 24 eV重，才能符合已知包含暗物质的最小星系的观测结果。

　　但是到目前为止，很少有研究试图缩小这个范围，尽管在过去的30年里，在理解量子引力方面取得了很大的进展。

　　卡尔梅特说：“暗物质粒子的质量的新界限还可以用来检验引力是否单独与被广泛认为的暗物质相互作用，或者暗物质是否受到未知的自然力的影响。”

　　他说：“如果我们发现质量超出我们讨论范围的暗物质粒子，我们不仅会发现暗物质，而且还会有非常有力的证据……除了重力以外，还有一些新的力作用于暗物质。”