暗物质和暗能量(宇宙中的暗物质)

据国外媒体报道，暗物质被认为是宇宙物质的主要成分(约占宇宙质量的85%)，是不可见的，很难被发现。它的属性还是挺不显眼的。现在，加州大学河滨分校(UCR)的一名理论粒子物理学家和他的同事在《高能物理杂志》上发表了一篇研究论文，展示了假设存在一种新型力的理论如何帮助解释暗物质的性质。

“我们生活在暗物质的海洋中，但我们对它可能是什么知之甚少，”物理学和天文学副教授、论文的高级作者Flip Tanedo说。这是自然界中最令人不安的已知未知之一。我们知道它的存在，却不知道如何去寻找，也不知道为什么它没有出现在我们预期的地方。\"

在过去的30年里，物理学家利用望远镜、巨大的地下实验和对撞机来了解更多关于暗物质的知识，尽管还没有出现积极的证据。然而，负面证据迫使像塔内多这样的理论物理学家更有创造性地思考暗物质可能是什么。

这项新研究提出，在时间空中存在一个额外的维度来搜索暗物质，它是加州大学河滨分校正在进行的研究项目的一部分，由Tanedo领导。根据这个理论，一些暗物质粒子的行为不像粒子。事实上，不可见粒子与更多不可见粒子相互作用，以至于后者的行为不再像粒子。

“我过去两年研究项目的目标是将暗物质‘对话’的想法扩展到暗能量，”Tanedo说。“在过去的十年中，物理学家已经意识到，除了暗物质，隐藏的暗能量可能主导暗物质的相互作用。这些可以完全改写人们应该如何寻找暗物质的规则。”

如果两个暗物质粒子相互吸引或排斥，那么暗能量就在起作用。Tanedo解释说，暗能量在数学上是由一个具有额外维度的理论描述的，并以连续粒子的形式出现，这可以解决在小星系中看到的混乱。

“我们在UCR正在进行的研究项目是暗能量提议的进一步推广，”他说。我们观察到的宇宙有空三个维度。我们认为可能存在只有暗能量知道的第四维度。额外的维度可以解释为什么当我们试图在实验室研究暗物质时，它隐藏得如此之好。\"

Tanedo解释说，尽管额外维度听起来像是一个奇怪的想法，但它们实际上是一种描述“共形场论”的数学技术——高等量子力学的一般三维理论。这些类型的理论在数学中很丰富，但它们不包含传统的粒子，因此通常被认为与描述自然无关。这些具有挑战性的三维理论和更容易操作的外维理论之间的数学等价性被称为全息原理。

“由于这些共形场理论是困难和不寻常的，它们还没有真正系统地应用于暗物质，”Tanedo补充说。\"我们没有使用这种语言，但是我们使用了全息维度理论.\"

外部维度理论的关键特征是暗物质粒子之间的力是由无限多个不同质量的粒子来描述的，称为连续统。相反，普通力是由具有固定质量的单一类型的粒子来描述的。这种连续体-黑暗部门对Tanedo来说是令人兴奋的，因为它做了一些“新的和不同的事情”。

根据Tanedo的说法，过去关于暗物质的工作主要集中在模仿可见粒子行为的理论上。他的研究项目是探索更极端类型的理论，大多数粒子物理学家认为这些理论不是很有趣，可能是因为现实世界中没有类似的理论。在Tanedo的理论中，暗物质粒子之间的力与普通物质感受到的力惊人地不同。

“对于我在物理入门课程中讲授的重力或电，当你将两个粒子之间的距离增加一倍时，你的力会减少四倍。另一方面，一个连续的力减少了多达八个系数。”

这个额外维度的黑暗力量有什么影响？由于普通物质可能不会与这种黑暗力量相互作用，Tanedo转向了自体暗物质的想法，这是由加州大学洛杉矶分校物理学和天文学副教授于海波发起的，他不是这篇论文的合著者。于海波表明，即使没有与正常物质的任何相互作用，这些黑暗力量的影响也可以在矮球星系中间接观察到。Tanedo的团队发现，持续的力可以重现观察到的恒星运动。

Tanedo说:“我们的模型走得更远，比自我相互作用的暗物质模型更容易解释暗物质的宇宙起源。”接下来，Tanedo的团队将探索“暗光子”模型的连续版本。

Tanedo说:“这是一张更真实的暗能量图片。已经对暗光子进行了非常详细的研究，但是我们的外部维度框架有一些惊喜。我们还将研究暗能量宇宙学和黑洞物理学。”

Tanedo一直在努力确定他的团队在寻找暗物质方面的“盲点”。“我的研究计划针对我们关于粒子物理学的一个假设:粒子的相互作用完全由更多粒子的交换来描述，”他说。“虽然这对普通物质来说是真的，但没有理由对暗物质做出这样的假设。它们的相互作用可以通过交换一个连续体的粒子来描述，而不仅仅是交换单一类型的力粒子。”

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