物理学家暗物质候选粒子的潜在质量范围狭窄

2021年1月27日,作者: 新闻人员/来源

在一个 刊登在杂志上 物理字母B萨塞克斯大学(University of Sussex)的一组理论物理学家表示, 量子引力 导致暗物质候选粒子质量的上限和下限,其中下限来自第五种力类型相互作用的极限,上限来自暗物质候选者的寿命。

该图像是通过模拟显示宇宙中暗物质的演变而产生的。图片来源:Millennium-II Simulation。

该图像是通过模拟显示宇宙中暗物质的演变而产生的。图片来源:Millennium-II Simulation。

有大量证据表明,我们宇宙中的大多数物质都是黑暗的,无法用粒子物理学的标准模型来描述。

存在的理由 暗物质 之所以强大,是因为它来自宇宙中不同尺度和时间的天体物理学和宇宙学观测。

例如,宇宙微波背景或星系旋转曲线在宇宙的演化中涉及非常不同的物理学和时代,但是它们都要求宇宙中约75%的物质含量由冷的,非重子的暗物质组成。

萨塞克斯大学的教授Xavier Calmet和博士学位。学生Folkert Kuipers假设,作用于暗物质的唯一力是重力。

他们计算出暗物质粒子的质量必须在10-3 eV和107 eV。

这个范围比10小得多-24 eV – 1019 GeV谱通常被理论化。

使得发现更加重要的是,如果发现暗物质的质量超出了团队预测的范围,那么这也将证明额外的力量— as well as gravity —对暗物质起作用。

卡尔梅特教授说:“这是任何人第一次考虑将我们对量子引力的了解用作计算暗物质质量范围的一种方式。”

“当我们意识到没有人做过之前,我们感到很惊讶—就像其他科学家正在审查我们的论文一样。”

“我们的研究表明,暗物质不能像某些理论那样是'超轻'或'超重'—除非还有未知的额外作用力。”

“这项研究从两个方面帮助物理学家:将重点放在暗物质的搜索范围上,并且还可能有助于揭示宇宙中是否存在神秘的未知附加力。”

Kuipers补充说:“能够如此激动人心且富有影响力的研究工作真是太好了。”

“我们的发现对实验者来说是个好消息,因为它将帮助他们更加接近发现暗物质的真实本质。”

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泽维尔·卡尔梅特(Xavier Calmet)&Folkert Kuipers。 2021.暗物质质量的理论界限。 物理字母B 814:136068。 doi:10.1016 / j.physletb.2021.136068

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