咱们世界中的绝大多数物质是看不见的,有一段时间,物理学家们一直在尽力了解这种难以捉摸的“物质”是什么。假定是某种粒子,大型强子对撞机或许发生暗物质粒子,或许太空望远镜或许探测到暗物质粒子磕碰的显着的伽马射线信号。但到目前为止,依据还很少,这样的一个问题正迫使理论物理学家提出新的主意。
闻名理论物理学家丽莎·兰德尔在2017年为《鹦鹉螺》杂志编撰的一篇令人费解的专栏文章中,深入探讨了暗物质的一种更极点的或许性。与其把暗物质看作是粒子的一种,倒不如把暗物质看作是由一系列粒子组成的咱们庭,这些粒子发明了漆黑的恒星、漆黑的星系、漆黑的行星,或许还有漆黑的生命?个漆黑世界的化学物质或许和咱们的“一般化学”相同丰厚多样。
可是不要由于与这些“漆黑外星人”密切触摸而感到振奋。
暗物质问题
咱们的世界是一个美妙而又令人困惑的当地。在曩昔的几十年里,咱们已意识到世界中有84.5%的物质是看不见的。鉴于“暗物质”这个适当为难的绰号,这种物质以一种不与“一般”物质相互作用的状况存在。就像“暗能量”相同,这些东西之所以“暗”,是由于咱们不知道它们是什么。
假如我的桌子上有一团暗物质,我不或许知道它的存在。事实上,暗物质块底子不能“坐在”我的桌子上。它会穿过桌子和地板,落到地壳里,朝着地球中心的引力井加快下落。暗物质的相互作用是如此之弱,以至于这个团块会穿过一切的一般物质,就好像它底子不存在相同。
在小尺度上,暗物质的引力效应是微乎其微的,但在世界的间隔上,暗物质的存在是能够被感知到的,它能够终究靠对星系团的引力影响和对星系自旋的影响来直接观察到。所以咱们咱们都知道它就在那里,仅仅咱们看不见罢了。
一般物质,又叫重子物质,经过电磁、引力、弱核力和强核力相互作用。这些力传递能量并供给一切物质的结构。另一方面,暗物质通常被以为是一种无定形的“物质”云,它们不能经过电磁、弱力或强力相互作用。因而,人们以为暗物质是“非重子的”。
兰德尔和她的团队在2013年宣布的一项研讨中,探究了暗物质的一个更杂乱的观念,并将其应用于咱们可见的星系地点的这个巨大的“暗星系”。在这种观念下,咱们星系的暗物质晕不单单是由一种无定形的非重子物质组成。
兰德尔在她的专栏文章中写道:“以为一切暗物质都是由一种粒子组成的主意好像很古怪。一个公平的科学家不应该以为暗物质没有一般物质那么风趣,也不应该以为暗物质必定缺少与咱们类似物质的多样性。”
多样的“漆黑世界”
正如咱们可见的世界是由规范的物理模型操控的,一个丰厚多样的暗物质粒子模型和漆黑力气会在这个漆黑的星系晕中起作用吗?
这项研讨遵从的逻辑途径是,假定在漆黑区域存在丰厚多样的不知道物理学,那么是不是真的存在一个世界,咱们称之为“漆黑世界”,它与咱们的世界平行存在,而且具有咱们可见世界所具有的一切杂乱性?
天体物理学家曩昔曾假定“暗星”(由暗物质构成的恒星)或许存在于咱们的原始世界中,并或许继续到今日。假如是这样的话,兰德尔以为,或许“漆黑行星”也会构成。然后,她进一步提出了这个主意:假如有一个暗物质粒子宗族,受只要在漆黑区域才有的力的操控,那么这个区域是否也会有杂乱的化学物质?假如有,或许有生命吗?
尽管这或许是一个风趣的科幻故事情节,但漆黑生物将生活在彻底与一般物质不相容的漆黑世界中。它们的粒子和力对咱们的世界没有影响。可是,当咱们在同一个时空中与这个影子世界共存时,有一个信号能够被传递,那就是引力波。
引力波在2016年才被发现,而第一次探测到这些时空涟漪是由黑洞磕碰引起的。引力波在暗区和咱们的世界中被探测到好像是合理的,但只要在暗区最强壮的世界事情才干被咱们探测到。
咱们或许永久无法证明心爱的暗物质生物的存在,但兰德尔提出了一个重要的观念:在幻想暗物质的来历时,咱们主张仍是不要以为暗物质是一个简略的粒子,它能够代表一个杂乱的暗物质粒子宗族。