天體物理學家?guī)资�年來一直在尋找暗物質，但到目前為止，這些研究結果令人失望。在最近的一項研究中，魏茨曼科學研究所(Weizmann Institute of Science)和以色列耶路撒冷希伯來大學(Hebrew University of Jerusalem)的兩名研究人員引入了一個新的理論框架，該框架概述了質量高達1014 GeV的基本熱暗物質的機制。

       在他們的工作中考慮的暗物質是由幾個幾乎退化的粒子組成的，它們以一種與暗物質研究中使用的標準模型一致的方式散布在最近鄰鏈中。這些研究人員提出的新框架，在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發(fā)表的一篇論文中進行了概述，可能最終會為未來對重暗物質的研究提供信息。

       “暗物質的性質是現(xiàn)代物理學中一個長期存在的問題，”進行這項研究的研究人員之一Hyungjin Kim告訴Phys.org。”一樣沉重的希格斯玻色子的粒子,和參與互動的優(yōu)勢在于電弱相互作用,被認為是一個特別好的動機暗物質的候選人,因為它經常自然地出現(xiàn)在處理另一個關鍵問題:電弱之間的等級規(guī)模和普朗克尺度。”

       被認為是一個很好的暗物質候選者的粒子，被稱為弱相互作用大質量粒子(WIMP)，可以由早期宇宙中處于熱平衡狀態(tài)的標準模型粒子之間的相互作用自然產生。這個特殊的過程被稱為“熱冷凍-排出機制”。

       根據目前的天體物理學理論，我們今天的宇宙中大質量弱相互作用大質量粒子的最終豐度對初始條件或模型參數的細節(jié)是不敏感的。然而，由Kim Griest和Marc Kamionkowski在1990年發(fā)表的一篇論文中提出的一個普遍的觀點是，當暗物質的質量超過100 TeV時，這種熱冷凍機制就不起作用了。，比希格斯玻色子重一千倍)。

       ”在最近的一篇論文中,我們證明這種常見的傳說是錯的,表明熱定額出局是可能的,即使暗物質是幾個數量級比希格斯色子的質量重,如果有一組黑粒子散射的標準模型粒子與近鄰的相互作用,”埃里克·Kuflik背后的其他研究人員的研究,說。“然后，暗物質的殘留豐度由暗粒子和標準模型粒子之間的隨機相互作用決定。”

       Kim和Kuflik提出的機制描述了一組暗物質粒子通過最近鄰的相互作用與普通物質散射，這種相互作用在不同物種之間發(fā)生變化。換句話說，它表明暗物質在暗物質物種之間“隨機游走”，不斷地改變著自己的身份。因此，根據研究人員介紹的框架，暗物質的豐度是在早期宇宙中由熱決定的，這使得暗物質的質量非常重。

       金解釋說:“我們已經證明，暗物質可以在處于熱平衡狀態(tài)的早期宇宙熱浴中產生，即使是那些比傳統(tǒng)觀點認為的要重得多的暗物質。”“有趣的是，在我們的設想中暗物質粒子的豐度只取決于暗物質粒子與標準模型粒子的相互作用強度。”

       由Kim和Kuflik開發(fā)的新框架可能對研究宇宙微波背景、結構形成和宇宙射線有重要的意義。此外，它可以作為大型暗物質實驗研究的基準，因為它表明，在宇宙晚期，普通物質粒子的衰變可能會留下有趣的天體物理學和宇宙學特征，研究人員可以在尋找暗物質時尋找這些特征。

       他說:“我們希望在今后的工作中朝兩個有希望的方向發(fā)展。“首先，我們的機制不可避免地預測了整個宇宙歷史中暗物質粒子衰變?yōu)闃藴誓Ｐ土Ｗ拥倪^程。這可能會留下有趣的天體物理特征，比如超高能量的宇宙射線等等。對宇宙學的影響也很有趣。”

       到目前為止，Kim和Kuflik已經描述了超重暗物質的基本概念，并通過參數化暗粒子和標準模型粒子之間的相互作用強度，提供了暗物質的“簡單玩具模型”。然而，在接下來的研究中，Kim和Kuflik計劃對粒子物理學理論進行詳細的研究，以實現(xiàn)他們的超重熱暗物質機制。

       “在粒子物理學中明確的實現(xiàn)將有助于識別該機制所預測的一整套實驗信號，這將教會我們排除或檢測這類暗物質的最佳方法，”Kuflik補充說。