科學家還不知道暗物質由什麼構成

直到現在，科學家還不知道暗物質由什麼構成，也無法真正勘探到它們

　　北京時間9月4日音訊，據國外媒體報道，世界中瀰漫著一種看不見的物質，它能改變恆星和星系的途徑，這就是所謂的暗物質。它表現出萬有引力的影響，但從未與光發生彼此作用，直

到現在，科學家還不知道暗物質由什麼構成，也無法真正勘探到它們，不過，一種新的理論很或許為勘探暗物質提供新的辦法。

　　來自美國加州大學戴維斯分校的理論物理學家在簡報中稱，暗物質或許由獨特的“半磁體”組成，通過一個功能強大的電子顯微鏡（目前還不存在），未來科學家或許可以最終勘探到它

們。

　　但是，並不是所有的物理學家都贊同這一觀點。德國法蘭克福高等研討院的研討人員認為這個理論很簡練，但前景並不看好，你可以發明無限多的粒子來組成暗物質，這僅僅其中一種。

　　“對於每一種粒子，你都可以做大量的核算，宣佈論文，構思試驗，然後你可以為這些試驗爭奪資金。”假如你真的很走運，有人會做你的試驗——然後什麼也不會發現。”

　　對暗物質的探索

　　雖然許多理論猜測了暗物質的存在，但咱們並不知道暗物質究竟是什麼姿態，也不知道它是由什麼構成。許多物理學家信任，暗物質是由一些尚未被發現的粒子組成的，很長一段時間以

來，弱彼此作用大質量粒子（Weakly Interacting Massive Particle， 簡稱WIMP）被認為是暗物質最有或許的“候選者”。

　　多年來，科學家運用強大的粒子加速器來尋覓這些緩慢的、沒有電荷的粒子，但隨著時間的推移，物理學家掃除了越來越多的WIMP候選粒子的或許性，這個盛行的觀點也失去了吸引力，

雖然還沒有徹底掃除，但在曩昔的10年裡，人們一直在考慮WIMP之外的其他或許性。

　　另一種理論認為，暗物質實際上是由光粒子（即光子）組成的，除了咱們能看到的一般光子，或許還存在一些咱們看不到的光子。這些所謂的“暗光子”是設想的粒子，它們有質量，但

比電子輕，暗光子會與慣例光子彼此作用——雖然適當弱小。

　　在這項新研討中，物理學家在暗光子理論的基礎上，提出暗物質也或許是由“暗半磁體”組成的，這些設想的半磁體是磁單極子的暗物質版本。在理論物理學中，磁單極子是假設的僅帶

有單一磁極的基本粒子——類似於只帶負電荷的電子。20世紀30年代，物理學家保羅•狄拉克（Paul Dirac）在數學上論證了磁單極子存在的或許性，但是，雖然科學家尋覓了數十年，但至

今還沒有在自然界中找到任何證明磁單極子存在的依據。

　　狄拉克不只提出了磁單極子的概念，他還提出，在磁單極子周圍運動的電子會受到其磁場的影響，那麼這些暗半磁體就潛伏在世界的某個地方；而假如它們的行為類似於狄拉克提出的磁

單極子，那它們也會在電子的途徑中留下微妙的頭緒。

　　假如存在暗單極子，那它們就會發射出暗光子，後者能在被電子吸收之前轉化為慣例光子，這種彼此作用會導致電子旋轉或稍稍改變軌道，產生一種稱為阿哈羅諾夫-玻姆效應的干與圖

樣。電子不只僅是粒子，它們同時也是波，當電子的“動搖方程”中的波峰和波谷彼此疊加或抵消時，就會構成一系列平行的明暗線，即出現干與圖樣，科學家或許可以利用電子顯微鏡勘探

到電子干與圖樣中這種十分微小的改變。

　　被太陽激發的暗物質

　　在咱們的體內和周圍——包含勘探暗物質的電子束顯微鏡的內部和周圍——或許都存在著暗物質。假如要通過電子受到的擾動來勘探暗物質，那組成暗物質的獨特半磁體就需求有滿足強

的磁場，這意味著，這些半磁體需求有很多能量。

　　通過太陽鄰近的單極子或許會變得活躍，它們會獲得更多的能量，然後到達地球，在這些活躍的單極子中，每天大約會有5個穿過他們所提出的電子束顯微鏡。由暗半磁體引起的電子相

位改變十分之小，為了勘探到它，咱們需求十分高分辨率——或許要比現有的高5倍——的電子束顯微鏡，咱們或許可以“讓這些擁有超級電子顯微鏡的人有興趣尋覓暗物質”，否則咱們就

或許不得不只為了發現暗物質而另外建造一個。

　　目前，物理學家們提出了許多彼此競爭的暗物質理論，對前期世界如何構成提出了徹底不同的觀點。這項新研討的結果現已宣佈在預印本雜誌arXiv上，還沒有通過同行評審