所以说,这个发现就成为了暗物质存在的最有力的证据了 。那么在往后的发展中,我们也看到了其他星系团碰撞以后的情况,都有力的表明了,子弹星系团的现象并非个例 。
现在我们看到的是四个星系团碰撞以后的情况,有些星系团碰撞的时间只有几亿年,有些是20亿年前发生的碰撞,都可以看到光学信号和引力信号出现了位置偏差 。这样的例子还有很多,比如下面这些星系团 。
每一个都说明了暗物质的真实存在,并不是人类的胡思乱想 。所以接下来的问题是,暗物质到底是啥?它都具有哪些性质?为什么我们找不到它?
现在我们认为暗物质是不存在于标准模型中一种尚未被发现的新型粒子,它的性质其实跟中微子有点像,没有电磁相互作用,没有强相互作用,只有很弱的弱相互作用和引力相互作用 。
在以前我们也把中微子当作了暗物质粒子的候选粒子,不过事实证明,中微子并不是暗物质粒子,虽然它们的数量很多,跟微波背景辐射中光子的数量差不多,但是中微子的质量很小,我们知道目前有三种类型的中微子,包括电子中微子、μ子中微子、τ子中微子,我们不管这三种中微子它们的质量分别是多少,只要它们三个的质量加起来有11.2 eV 。
那暗物质的问题就解决了,我们就可以认为,为星系提供额外引力的物质就是中微子,其实11.2 ev的质量并不高,你知道电子的质量是多少?51万 eV,这可是宇宙中第二轻的粒子 。
所以说,我们对中微子的要求并不高,但是通过微波背景辐射以及中微子振荡,我们发现三种中微子的质量上限为0.18 eV,下限为0.06eV 。
这差得很远,因此中微子不能解释质量缺失的问题 。那中微子不行,标准模型中的其他粒子更不行,它们不是具有电磁相互作用,比如夸克和带电轻子,就是因为不稳定,比如一些重玻色子,所以都不能称为暗物质的候选粒子 。
因此我们必须假设一种新粒子,它们没有电磁相互作用、有质量、稳定、冷 。这里说的冷的意思是,这种粒子的动能要远低于自身的静止质量,或者说,这种粒子的静止质量至少要大于电子的2% 。
这就是我们所说的冷暗物质模型,在冷暗物质模型中,有两种类型的候选粒子,一种是弱相互作用大质量粒子,简称WIMP,它们随着大爆炸跟普通物质一起诞生。
另外一种类型的粒子跟上面说的性质基本上一样,只不过诞生的时间不同,它们没有跟普通物质一起诞生,而是在宇宙降温的过程中,因为发生了力的对称性破缺,所以一些粒子就衰变产生了暗物质粒子 。这种类型的粒子被称为轴子 。
当然还有一些其他的暗物质模型,以及候选粒子 。不过,到今天为止,我们依旧没有发现任何暗物质粒子存在的信号,连一点蛛丝马迹都没有找到,但大量的证据又表明了宇宙中有质量缺失 。所以说,不出意外的话,暗物质还真就成为了累世难解的谜题 。
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