自20世紀60年代以來，天文學家們已經建立了一個理論，即宇宙中所有可見的物質(也就是我們所說的宇宙物質)。重子或“發光物質”實際上只構成了實際存在物質的一小部分。為了讓主流的、經受了時間考驗的引力理論(廣義相對論定義的引力)起作用，科學家們不得不假設宇宙中大約85%的質量是由“暗物質”組成的。
儘管經過了幾十年的研究，科學家們仍未找到暗物質及其組成粒子及其起源的任何直接證據，但是科學家們知道暗物質的存在是因為它通過引力與恆星和行星等可見物質相互作用。然而，來自英國約克大學的一組物理學家提出了一種新的候選粒子，它是最近才發現的。這種被稱為d星六夸克的粒子可能在大爆炸期間形成了宇宙中的“暗物質”。
負責這項研究的團隊包括約克大學物理系的米哈伊爾·巴什卡諾夫博士和丹尼爾·沃茨教授。在最近發表在《物理學雜誌G:核與粒子物理學》上的一項研究中，兩位科學家計算了d星六夸克的性質，認為它們是暗物質的潛在新候選者。
六夸克是玻色-愛因斯坦凝聚的一個典型例子，因為玻色-愛因斯坦凝聚是一種特殊的“第五態物質”，通常在低密度的玻色子粒子被冷卻到接近絕對零度時形成。它們由6個夸克組成，夸克通常以3個夸克的形式合成質子和中子，從而形成一個玻色子粒子。這意味著多個d星的存在會導致產生除了質子和中子以外的其他物質的組合。
多年來，d-star六夸克的存在只是理論上的存在，直到2011年進行的實驗(並於2014年宣佈)表明可能發現了這種粒子。檢測發生在能量水平為2380 MeV的情況下，持續時間僅為幾分之一秒(10的23方秒)。約克大學的研究小組認為，這些情況與大爆炸後不久的情況相似。
在這個時候，他們可以大膽地肯定，許多d星六夸克可能已經聚集在一起，因為宇宙冷卻和膨脹形成了“物質的第五態”。正如沃茨教授最所表示：“宇宙中暗物質的起源是科學界最大的問題之一，到目前為止，這個問題還是一片空白。我們的第一次計算表明，d-星的凝聚物是暗物質的一種可行的新候選者，而這種新的可能性似乎值得進行更深入、更詳細的研究。這個結果特別令人興奮，因為它不需要任何新的物理概念。”
本質上，他們的結果表明，在大爆炸後的最初時刻，隨著宇宙慢慢冷卻，穩定的d星六夸克可能與重子物質一起形成。更重要的是，他們的研究結果表明，這種粒子的產生速度足以佔據宇宙質量的85%，而這些質量被認為很可能是暗物質。
研究人員現在計劃與德國和美國的科學家合作，檢驗他們的理論，並在宇宙中尋找d-star六夸克。他們已經有了一些可能的天文學特徵，他們在最近的研究中提出了這些特徵。此外，他們希望在實驗室環境中創造出這些亞原子粒子，看看它們的行為是否如預測的那樣。所有這些都將是他們下一步研究的主題。
巴什卡諾夫博士說:“建立這種新的暗物質候選體的下一步將是更好地瞭解d-星之間的相互作用——它們什麼時候相互吸引，什麼時候相互排斥。”“我們正在進行新的測量，在原子核內製造d星，看看它們的性質是否與在自由空間時不同。”
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關鍵字: 2019未來科學大獎 暗物質 物理學
