暗物质难以捉摸、很复杂,而且可能比我们想象的要大得多。最近对早期宇宙的模拟表明,寻找暗物质的最有希望的目标之一一种称为轴子的基本亚原子粒子的质量可能是之前假设的两倍。这个结果颠覆了对暗物质的探索。 在 美国 伯克利实验室,一组科学家着手在实验室中重建早期宇宙的条件。他们专门模拟了一个被认为出现了轴子的时代——大约在 138 亿年前宇宙出现后的十亿分之一秒。在超级计算机模拟中,快速膨胀的早期宇宙的一小部分被显示在一个三维网格内。在最初的膨胀之后,就在宇宙诞生之后,小龙卷风或漩涡以弦的形状形成,并将轴子抛入漩涡中。 早期宇宙模拟显示的轴子 轴子在旋转时试图抓住涡流,在宇宙继续膨胀的同时形成循环。科学家说,"拥抱着这些弦两侧的轴子正试图坚持下去。但是当这种力量突破一个极限时,他们就会被甩掉并从这些弦上甩开。而那些从弦上脱离的轴子最终会在很久以后变成暗物质。" 当轴子被甩开时,研究人员跟踪它们,试图测量它们产生了多少暗物质。当他们按照这种模拟时,研究人员计算出轴子的质量比他们之前认为的要大一倍以上。一个轴子的电压在 40 到 180 微电子伏特之间,大约是电子质量的 100 亿分之一。 轴子 寻找暗物质本质上就是寻找轴子,因此,如果物理学家一直试图发现质量远低于实际质量的粒子,那么这意味着过去和正在设计进行的寻找暗物质的努力可能注定都要失败。目前,为阻止轴子而构建的最有希望的实验是微波共振室,它利用强磁场将轴子转换为科学家能够更容易检测到的微弱电磁波。 但如果轴子的重量是我们想象的两倍,那么腔室的一侧必须做得更小,才能检测到更高质量的轴子。从好的方面来说,至少现在物理学家可能对他们需要寻找的东西有了更准确的认识。