粒子物理学家选择方案一。
因为毕竟引入新粒子是更经济和屡试不爽的办法,并且早先的许多模型引入后来被证明都是正确的,比如说希格斯粒子。
但广义相对论学家呢,则大多喜欢方案二。
因为又可以吃成长快乐了。
目前持观点一也就是暗物质存在的科学家数量,要远高于后者。
比如咱们国家就发射了悟空号暗物质探测卫星上天探查,国外也有很多相关项目。
现在科学界比较准确的说法是这样的:
宇宙总质能中,只有4.9%的可见物质。
也就是我们看得见的星系、星云尘埃、恒星、行星等只占宇宙总质能的4.9%,还有95.1%,是26.8%的暗物质和68.3%的暗能量——这不是民科哈,是宇宙学如今比较统一的看法。(比如《siene》的这篇10.1126/siene.1146676还有这篇org/10.1093/mnras/staa3016)
不过需要明确的是。
虽然理论上支持暗物质存在的证据有很多很多,暗物质的存在概率要比‘引力子’大上了无数倍——这里的无数倍不是夸张,而是确实如此。
但截止到目前,人类依旧没有发现任何一种非广义概念的暗物质。
这玩意儿某种意义上有些像是黑洞:
大家都知道黑洞存在,但直到2019年事件视界望远镜拍到了吸积盘之后,人类才第一次从事实上确定了黑洞存在。
在那之前,物理学界和天文学界只能用现象去表明黑洞存在。
暗物质也是同理。
在中微子震荡发现之前,科学界一直认为中微子最可能是暗物质。
但在中微子震荡被发现后,这种可能就被pass了。
因为中微子震荡证明中微子在宇宙中星系形成时是相对论性运动的,如果它们作为暗物质的主要成分的话,将会阻碍星系乃至宇宙大尺度结构的形成,所以不能是暗物质的主要成分。
如今中微子被归类为了热暗物质也就是以接近真空光速的速度运动、不参与电磁相互作用的暗物质的一部分。
这就好比进化论一直在找标准的‘人猿’,也就是界于原始人和猿猴之间的那种进化中间体。
但找来找去死活找不到人猿,就只能无奈把黑猩猩归类到了‘半步人猿’‘猿猴巅峰大圆满’‘可受人猿一击而不死’这种概念。
也就是硬算的话可以算进去,但没啥实质意义。
如今理论上符合暗物质条件的粒子模型,只有五种:
弱作用大质量粒子(wimp)、
轴子、
惰性中微子、
超大质量粒子、
超轻矢量粒子。
其中最有意思的是wimp和超大质量粒子。
wimp也叫冷暗物质,这类粒子如果存在的话,它们会在宇宙大爆炸之初大量产生。
然后在宇宙的温度降低至wimp粒子的质量能标之后,它们会快速地相互湮灭。
最终剩余一部分遗留至今,成为暗物质。
徐云在科院认识一个很喜欢仙侠的老教授,他还给wimp取了一个很有仙侠气息的绰号:
道标。
这也是目前研究人员最多、话题度最高的一种模型。
至于超大质量粒子么.又称为哥斯拉粒子、耳根粒子。
它指的是质量大于暴胀能标约10^13gev的一类粒子。
这玩儿意的运行机制不是重点,而是它一旦真的被发现,那乐子可就大了:
因为这玩意儿可以通过其他热粒子湮灭的“freezein”机制产生,是引力子的一种传播子。
所以发现超大质量粒子,几乎就是买一送一发现了引力子。
由于这五种微粒目前都找不到,所以业内也将这种现象称之为五子不行。
当然了。
除了这五种模型之外,原初黑洞也是一种天体型暗物质候选者。
这种黑洞与恒星坍缩成的黑洞非常不同,它不是由天体物理过程演化形成的,而是从极早期宇宙的密度涨落直接形成的。
参加过宇宙大爆炸的同学应该都知道。
在宇宙诞生的极早期,宇宙暴胀为宇宙带来了原初的密度扰动。
如果某些时空区域的密度扰动幅度足够大。
那么随着视界扩大它就会包含足够多的物质,直接把这片时空区域坍缩成黑洞,这就是所谓的原初黑洞。
众所周知。
黑洞质量越大蒸发速度越慢。
由计算可知,质量大于10^9吨的原初黑洞经过了138亿年的演化依然可以存活到今天,从而充当暗物质。
未来的空间引力波探测实验,如lisa或我国的太极计划,目的之一也都是在寻找这种黑洞。