暗物质到底是什么?真的存在这种物质吗?这些问题到现在仍然是宇宙未解之谜。 而早前在ZwCl0024+1652星系团中,科学家发现那里漂浮着一圈幽灵般的物质环,这是迄今为止证明暗物质可能存在的最强有力的证据之一。天文学家认为暗物质环是由两个巨大的星团碰撞产生的。
不仅如此,研究人员认为,一种新发现的亚原子粒子可能在大约138亿年前的大爆炸之后形成了宇宙的暗物质。虽然科学家们已经确定宇宙中多达80%的物质可能是暗物质,但我们对这种神秘物质可能是什么仍然缺乏了解,因为从来没有人直接观察过它。 现在,在一项新的研究中,核物理学家提出,暗物质可以由一种新发现的粒子——d-star六夸克构成。 说到夸克,就不可避免地说到宇宙中目前的最小存在,我们知道物质可以**成分子,分子可以进一步**成原子,甚至可以进一步**成亚原子粒子质子和中子。然后,当你把它们**,就得到夸克。所以,就目前来说,我们所见过的,摸过的,尝过的,最终都是由夸克组成的。
而中子和质子各由三个夸克组成,而六夸克则由六个夸克组成。他们的存在已经被预测了几十年,在2014年,研究人员证实了六夸克的存在。 虽然这些奇异的粒子由比质子更多的夸克组成,但实际上六夸克比我们更熟悉的粒子要小得多。六夸克的衰变速度也比其他亚原子粒子快得多。夸克也是一种玻色子粒子,这意味着多个d星六夸克的结合方式不同于质子和中子的结合方式。 那么,这些微小的六夸克怎么可能是理解暗物质的关键呢?
来自英国约克大学物理系的研究员Mikhail Bashkanov表示,六夸克可能在大爆炸后的奇怪条件下直接凝结成暗物质。紧接着,宇宙就变成了亚原子粒子的冷却之地,就像一大锅夸克汤融合在一起。 巴什卡诺夫和他的合著者、约克大学教授丹尼尔·沃茨在这项新研究中说,在宇宙的超级早期,d星的六夸克可能已经冷却并膨胀成所谓的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)。 玻色-爱因斯坦凝聚 BEC是一种奇特的第五态物质,当一团原子或亚原子粒子冷却到接近绝对零度(即0开尔文,即- 459.67华氏度,或- 273.15摄氏度)时形成。在这种极端的温度下,粒子(或原子)聚集成一个单一的实体,可以用波函数来描述。换句话说,这些粒子结合在一起,表现得像单个粒子。 尽管六夸克在实验室里衰变得很快,但巴什卡诺夫解释说,它们在中子星里更稳定,寿命更长,研究人员认为,在BEC里也可能如此。
因此,正如巴什卡诺夫所解释的那样,科学家们认为,在宇宙大爆炸开始后不久,六夸克就可能凝聚成BEC,而独特的BEC可能就是暗物质。 沃茨说:“我们的初步计算表明,d星的凝聚物是暗物质的一种可行的新候选者,而这种新的可能性值得进行更深入、更详细的研究。这个结果特别令人兴奋,因为它不需要任何新的物理概念。”
早期的研究并没有彻底解决暗物质的问题。但瓦茨和巴什卡诺夫计划继续研究六夸克,以更好地理解这些奇怪的粒子,并进一步探索它们是否真的可能成为暗物质的良好候选者。 正如巴什卡诺夫所解释的,未来的研究人员将进行实验来研究六夸克的性质,比如它们的大小,以及它们如何与其他六夸克和正常物质,即核物质(原子核内的质子和中子)相互作用。虽然研究人员表示六夸克可以凝聚成BEC,但他们希望通过进一步的研究和实验来证明这一点。
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