暗物質有時可能是一種超流質

在過去50年中宇宙的巨大進步,我們仍然知之甚少我們的宇宙。廣義相對論是允許現代宇宙學首先開始的理論,它可以解釋我們的觀察結果,但要付出代價:它在宇宙的能量成分中引入了兩個未知的成分,即暗能量和暗物質,據稱必須佔我們宇宙的95%。

讓我們專注於暗物質:這一想法已被證明在解釋從宇宙的最開始到今天,從小銀河系到可見宇宙邊界的宇宙觀測歷史是極其成功的。而且,這似乎是自然的,因為粒子物理學標準模型的許多擴展確實預測了具有正確特性的非常弱相互作用的粒子。

但是,在過去的十年中,沒有直接發現這些新粒子的觀測證據—不在天體物理學中或在CERN的大型強子對撞機中。此外,從觀測結果推斷,銀河系暗物質的性質與數值模擬所預測的性質並不完全相同。暗物質光暈(應將星系浸入其中的雲)在其中心的密度要低得多,並且衛星的數量比預期的少和輕。所有這些事實對暗物質的概念提出了真正的挑戰。

在足夠寒冷和密集的環境中,暗物質會經歷相變,轉變為類似於超流體的物質。

為了增加神秘感,觀察發光和黑暗成分之間的某些規律特別有趣。人們不會期望星系中的總重子物質(任何種類的原子)與其漸近旋轉速度相關,後者會探測總質量(發光和暗),而與星系的任何其他性質無關。最近的一項研究進一步證實了這種趨勢,該研究發現,由於發光物質而產生的引力如何在非常不同的星系之間緊密相關,足以使天體物理學家回到自己的書桌上,撓撓額頭……

確實,這種和其他奇特的性質似乎表明了星系暗面和亮面之間的陰謀,這不太可能由暗物質以其最著名的形式來解釋。因此,很自然地,該領域的許多從業者開始懷疑我們是否走了錯誤的道路。而不是擴展粒子物理學的現實,也許我們應該尋找重力的修改。

例如,修改後的牛頓動力學(MOND)是一個模型,其中不存在外來物質成分,但是當加速度非常小時(因為它發生在星系中),其潛在的引力定律與牛頓力學不同。該建議可以在銀河尺​​度上很好地執行(並且只有一個自由參數,即新物理作用下的最小加速度),但無法在更大尺度上再現觀測值。當然,這只是牛頓重力理論的一種修改,因此,它本身並不是廣義相對論的競爭者。但是,自從MOND引入以來,已經提出了幾種相對論的引力理論,即廣義相對論的擴展,它們在將廣義相對論減小到牛頓引力的同一極限內減小到MOND。

暗物質有時可能是一種超流質


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