儘管我們這個時代的一些最偉大的知識分子做了大量複雜的實驗和貢獻，暗物質還在繼續。它可能佔到宇宙能量密度的四分之一，但到目前為止，所有直接探測的嘗試都被證明是徒勞無功的。

神祕的物質不吸收或發射光。它也不與自然的四種基本力量中的三種相互作用。這些難以捉摸的特性使我們幾乎不可能確定下來。

全球的研究人員都渴望揭開暗物質的奧祕-從尋找大型強子對撞機(LHC)的WIMP到華盛頓大學(UniversityofWashington)的尖端軸子探測器。雖然一些理論預測答案將在一個額外的隱藏維度中找到，但另一些理論則傾向於黑洞和中子星。

儘管缺乏直接證據，絕大多數天體物理學家仍然認為暗物質存在。像星系自轉這樣的宇宙現象不能通過傳統物理學來解釋，除非存在一種隱藏的物質形式。

10、弱交互質量粒子(WIMP)

幾十年來，暗物質最受歡迎的候選人是弱相互作用質量粒子(懦夫)假設粒子最初是在20世紀70年代作為傳統粒子物理標準模型的擴展而提出的。理論上說，宇宙中充滿了在大爆炸後不久形成的不可見的、帶有中性電荷的粒子。

思想看不見粒子並不是什麼特別新的東西。科學家們已經意識到中微子-一種難以探測到的亞原子粒子-在質量略高於零度的星系中飛奔。相比之下，WIMPs被認為要重得多，速度慢得多，它們以密集的團簇和複雜的結構在天空中跋涉。也就是說，如果他們真的存在的話。

儘管進行了大量的實驗，但沒有一次試圖找到WIMPs是成功的。人們最初認為，日內瓦的大型強子對撞機能夠說明它們的存在。但在開放近十年後，還沒有發現任何證據。同樣，埋在南達科他州深處的高度敏感的液態氙罐也沒有發現任何發現。

由於科學家們一直未能直接探測到這些粒子，圍繞WIMPs的假設現在被嚴重懷疑。一位天體物理學家為福布斯雜誌將持續的搜索比作“醉漢在燈柱下尋找丟失的鑰匙”。

完全排除WIMP將是一種疏忽。但看起來科學家們不得不重新開始研究暗物質的替代理論。

9、大質量天體緊湊型光暈物體(MACHO)

另一個對暗物質不那麼奇特的解釋是存在大量天體物理致密光暈天體(MACHO)。這些包括黑洞、中子星和褐矮星-由規則物質組成的超緻密恆星天體。使用典型的方法無法檢測到machos，因為它們發出的輻射很少或根本沒有。

相反，這些沉默的巨人是通過研究來自遙遠恆星的光，通過一個叫做微透鏡的過程來觀察的。由於其巨大的質量，MACHO彎曲和聚焦光線圍繞著自己，這使得光線看起來更明亮。

失真的程度取決於機器的質量。通過觀察光線，科學家能夠計算出存在的隱藏物質的數量。然而，沒有發現足夠的MACHO潛伏在宇宙中所有的暗物質中。因此，繼續尋找另一位候選人。

8、軸子

軸子被預測為帶電的慢速粒子，其質量大約比電子輕10億倍。它們與光和其他物質的相互作用相對較弱，這使宇宙學家對它們構成暗物質的潛力充滿信心。但這也使得它們很難被發現。

只有來自較窄質量範圍的軸子才能構成暗物質。如果它們更輕或更重的話，現在就已經觀測到了。這種有限的可能性窗口意味著，與其他候選人相比，判斷軸子假說的任務相對簡單。

最近一次探測軸子的嘗試始於2018年4月，當時華盛頓大學的天體物理學家發起了他們的軸子暗物質實驗(ADMX)。根據理論，當軸子通過一個磁場它們可以自發地衰變成兩個光子(單個的光包)。

如果銀河系的軸子在沒有被注意的情況下不斷地流過地球，那麼ADMX強大的磁鐵就會將其中的一部分轉化為微波光子。一個極其敏感的探測器已經到位，可以接收到產生的任何光子，但到目前為止，還沒有證據報告。

7、格拉維蒂諾

莊重子假說深入到理論領域。物理。在20世紀60年代和70年代，科學家發展了超對稱理論來解釋粒子物理標準模型留下的一些空白。

超對稱性預測標準模型中的每個粒子(例如，電子，光子，希格斯)應該有一個理論上的粒子。對口。這些夥伴粒子具有與原始粒子相似的性質，除了它們內在角動量的一些基本差異外。

另一種理論預測了引力子的存在-這是一種無質量粒子，它介導引力，類似於光子介導的電磁學。將這兩種理論聯繫在一起的是引力子-假設的超對稱夥伴-引力子，一些物理學家認為引力子可以構成暗物質。

6、卡魯扎-克萊因粒子

我們的宇宙據說是由四個維度組成的-三個空間維度加上時間。然而，在上個世紀，科學家們一直在思考是否還會有更多。

擴展愛因斯坦的開創性廣義相對論、理論家西奧多·卡魯扎和奧斯卡·克萊因預測了宇宙中隱藏的第五維度。最早發表於1921年，他們的模型包括一系列假設粒子，其中最輕的是暗物質的可能候選。

由於它們的互動性，Kaluza-Klein(KK)粒子是少數幾個可以直接檢測到的候選粒子之一。此外，當兩個KK粒子碰撞在一起時，它們會相互湮滅。

在近戰中，像光子和中微子這樣的粒子會被髮射出去。由於它們獨特的能量模式，它們可以被探測到。高能LHC繼續尋找額外維度和KK粒子的證據.但到目前為止，還沒有任何報道。

5、模糊暗物質

模糊暗物質是暗物質候選群體中相對較新的一種。這個理論開始在世紀之交找到動力。在那之前，只有少數人口袋物理學家們對此很感興趣，即使在那時，他們也很少相互交流。

因此，模糊暗物質有幾個不同的名字，每個名字都是由不同的研究小組獨立提出的。標量場暗物質、超輕軸子狀粒子、波暗物質、流體暗物質和排斥暗物質只是少數.

儘管人名太多，但理論基本上是一樣的。他們假設暗物質是由大量質量極低的微小粒子形成的。在令人難以置信的寒冷溫度下，粒子結合在一起形成一種奇怪的物質，稱為玻色-愛因斯坦凝聚。在凝結水的形式下，這些粒子幾乎沒有能量，表現得像一個凝聚體。

單個粒子對周圍環境幾乎沒有影響。然而，總的來說，它們可以扭曲星際光的光線。畸變的數量取決於暗物質粒子的質量。因此，科學家能夠通過檢查像新墨西哥州的超長基線陣列這樣的觀測站的檔案數據來尋找模糊的暗物質。

4、自作用暗物質

照片信用：活科學

關於暗物質的一個關鍵的挫折是它拒絕服從科學家的預言。根據計算機生成的模型，這種物質應該將自己構造成一種叫做“尖點分佈”的物質。這個理論預測暗物質可以被發現在銀河，其中一些集中在一個密集的球體中，其餘的以蒸汽的形式在周圍徘徊。

在現實中，宇宙學家觀察到暗物質的行為方式幾乎相反：它以一種遠離光暈的結構圍繞著星系的邊緣運行。這被命名為“核心分佈”。由此產生了“尖核”問題。

為了解釋核心區的差異，科學家們提出了自我相互作用的暗物質理論。這個模型提出，由於暗物質粒子是如此神祕和難以理解，它們通過物理目前無法解釋的力相互作用。

然而，並不是每個人都贊同這一解釋。另一種理論-暗物質加熱-暗示暗物質是由星系中心推進的。能量以及恆星形成過程中產生的風。

3、無菌中微子

中微子研究是當代物理學最引人入勝的領域之一。2015年，高崎佳田和阿瑟·B·麥克唐納被授予諾貝爾獎在物理學中證明了中微子在穿越宇宙的過程中週期性地改變了“味道”。

目前，只有三個已知的“香精“中微子-電子，μ子，和陶子。它們都太快了，無法合成暗物質。然而，伊利諾伊州費米實驗室的研究人員正在尋找第四種口味和潛在的暗物質候選：無菌中微子。

他們的迷你布恩實驗在強烈的粒子束中搜尋著難以捉摸的第四種味道。探測器由一個裝有800噸礦物油的大型球罐組成。2018年，MiniBooNE產生了有希望的結果，暗示了無菌中微子的存在。然而，2019年報告的MINOS+實驗結果與2018年的研究結果相矛盾。顯然，目前還沒有達成共識。

2、暗光子

如前所述，光子作為燈並調解電磁力，這是自然界的基本力量之一。為了解釋暗物質的難題，一些專家提出了暗光子的概念-假設力介質類似於質量極低的普通光子。

事實上，一些研究人員認為引力波-天體漣漪-空間時間-可能是揭開這些微小粒子的關鍵。如果暗光子在宇宙中閃現，它們獨特的信號可以被高度敏感的引力波探測器(如LIGO和處女座)接收到。

科學家們熱切地等待著激光干涉儀空間天線(LISA)的發射-這是第一個基於太空的引力波觀測站-看來我們離最終鎖定暗物質又近了一步。

1、暗物質不存在

照片信用：cosmos.nautil.us

隨著時間的推移，沒有任何候選人的證據使一些物理學家懷疑他們是否已經錯誤。也許暗物質根本不存在。也許還有另外一種解釋。

最著名的暗物質懷疑論者之一是以色列物理學家米爾格羅姆(MordehaiMilgrom)，他在20世紀80年代首次提出了他的競爭對手改良牛頓動力學(MOND)理論。米爾格羅姆在他的“特立獨行”的論文中認為，傳統物理學是艾薩克牛頓開始在一個非常大的範圍內分崩離析。

如果這是真的，它完全改變了當前關於銀河系外太空中恆星的想法。在MOND下，暗物質不需要解釋它們的異常運動。

那麼，暗物質是一個巨大的錯誤嗎？

這將不是物理學家第一次犯如此大規模的錯誤。在19世紀，人們普遍認為，我們的宇宙充滿了一種無形的物質，叫做輕金屬乙醚。

幾十年來，人們一直認為乙醚是光線傳播所必需的。然後，1887年的關鍵的邁克爾遜-莫利實驗從根本上證明了它的存在.在提到這一點時，Milgrom將暗物質描述為“我們這一代的以太”。

暗物質是否存在，以什麼形式存在，仍然是現代科學的一個大謎團。未來的證據可能表明這裡列出的所有理論都是完全錯誤的。

另一方面，我們可能距離重大突破還不到一步之遙。隨著每一個新的暗物質探測器和每一個零結果，我們更接近於找到真相。

文章來自海外：Benjamin Thomas 圖片來自網絡，如有侵權聯繫小編刪除

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