对暗物质的最新研究表明 暗物质可能起源于"暗大爆炸"

暗物质可能来自其自身的"黑暗大爆炸"，与传统的宇宙大爆炸不同，未来探测引力波的实验可能会证明这一点。 图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI 实验室，编辑

科尔盖特大学（Colgate University）教授和学生的一项研究合作正在揭示一种突破性的理论，这种理论可能会改变我们对暗物质起源的理解。

物理和天文学助理教授科斯明-伊利（Cosmin Ilie）和 24 岁的理查德-凯西（Richard Casey）深入研究了德克萨斯大学奥斯汀分校科学家凯瑟琳-弗雷斯（Katherine Freese）和马丁-温克勒（Martin Winkler）提出的一个大胆想法。 这一理论认为，暗物质可能来自宇宙形成后不久发生的一个独立事件，即"黑暗大爆炸"。

传统上，科学家们认为包括暗物质在内的所有物质都起源于一个单一事件--宇宙大爆炸。 这标志着宇宙膨胀期的结束，宇宙迅速膨胀，真空能量转化为由辐射和粒子组成的热等离子体，为我们所知的宇宙奠定了基础。

暗物质约占当今宇宙能量预算的 25%，它的起源和性质是最紧迫的谜团之一。 虽然尚未在地下实验中直接探测到暗物质，也没有在加速器中观测到暗物质，但暗物质的引力效应已经在银河系和河外星系尺度上得到了证实。 此外，暗物质还在宇宙大爆炸的电磁余辉（即所谓的宇宙微波背景辐射）上留下了可观测到的印记。

在这个模型中，暗物质粒子是通过一个量子场的衰变产生的，这个量子场只与暗部耦合，最初被困在一个虚假的可转移真空状态中。

在他们最近的研究中，伊利和凯西探索并完善了这个暗物质大爆炸模型，确定了所有可能的实现方案，并与当前的实验数据保持一致。 最值得注意的是，他们的研究发现了一系列以前未曾探索过的可能参数，这些参数可以解释暗物质的起源。 研究还确定了这些新方案的潜在可观测后果，特别是产生引力波，未来的实验可以探测到这些引力波。

"探测暗黑大爆炸产生的引力波可以为这一新的暗物质理论提供关键证据，"伊利说，"随着国际脉冲星定时阵列（IPTA）和平方公里阵列（SKA）等当前实验的到来，我们可能很快就会拥有以前所未有的方式检验这一模型的工具。"

作为 IPTA 的一部分，NANOGrav 合作小组在 2023 年探测到了背景引力波，这可能与暗黑大爆炸的实现有关。 随着未来的实验提供更精确的测量结果，这项研究的发现可能有助于完善我们对暗黑大爆炸参数的理解，并有可能证实它是暗物质的真正起源。

这些发现的影响可能超越暗物质，因为它们提供了一个新的视角，让我们了解宇宙的早期历史和塑造宇宙演化的力量。 对暗物质及其起源之谜的探索将继续推动现代宇宙学的前沿研究。

编译自/ScitechDaily