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物理学家提出暗物质起源新理论 聚焦“超相对论冻结”

2025-12-08 09:10     来源:明尼苏达大学     暗物质 粒子物理中微子

物理学家近期提出了关于暗物质起源的全新理论,该理论重新引发了科学界对一项近半个世纪以来被视为不可行观点的关注。由明尼苏达大学斯蒂芬·亨里奇和基思·奥利弗带领的科研团队,在研究中发现,以光速运动的中微子可能与标准模型粒子脱离的时间,比先前理论预测的更早。他们将这一过程命名为“超相对论冻结”,即粒子间相互作用停止的早期阶段。

物理学家提出暗物质起源新理论 聚焦“超相对论冻结”

暗物质,连同暗能量,据估计占据了宇宙总质量的85%,但其仅通过引力与外界产生联系,这使得其起源成为科学界的一大谜团。过去,众多研究者假设暗物质可能由普通中微子构成,但20世纪80年代的计算显示,这种“热”暗物质会过快稳定物质密度,阻碍首批星系的形成。因此,研究焦点逐渐转向了弱相互作用重粒子(WIMP)和弱相互作用重粒子(FIMP)等假想载体。

亨里奇团队此次研究,重新审视了早期暗粒子分离的概念,并深入探讨了宇宙在大爆炸后的瞬间形态。他们提出,在暴胀结束后不久的“超热”时期,暗粒子可能已从新生粒子混合物中分离出来。这一过程使得暗粒子在辐射主导的时期有足够时间冷却,不再干扰星系的形成。研究还指出,这种状态介于传统WIMP和FIMP模型之间,假定的粒子与物质相互作用强度也介于两者之间。

这项新研究不仅首次解释了为何这类粒子至今未被地面观测仪器探测到,同时也不影响我们对早期宇宙的认知。科研人员确定了符合此机制的质量范围和可能的相互作用,为当前及未来的实验提供了新的研究方向。超相对论冷冻概念,曾一度被视为不可行,如今却可能迎来新的生机。


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