暗物质可能由什么组成?
广义上的暗物质包括重子暗物质和非重子暗物质[1]。
重子暗物质是现在靠电磁波观测不到的重子物质,例如褐矮星、非常稀薄的星际分子云、附近缺乏光源的星际行星、遥远的晕族大质量致密天体(中小型黑洞、中子星、较暗的白矮星)。你的身体也主要是重子物质。
观测不到一部分重子物质是因为对我们手里的望远镜来说目标在其距离上看起来光度太低,而它实际上未必暗到哪去。要知道,以我们现在贫弱的观测能力,100光年内可能还有尚未发现的若干颗红矮星及围绕它们运转的大量行星。
非重子暗物质是不参与电磁相互作用的东西,狭义上的暗物质就是指这些,可根据运动速度分为热暗物质、温暗物质、冷暗物质。
热暗物质粒子的运动速度接近真空光速,例如中微子,现在已经知道中微子不参与电磁相互作用和强相互作用;
温暗物质粒子的运动速度足以产生相对论效应,但距离真空光速尚远,例如惰性中微子[2],在标准模型里它只参与引力相互作用;
冷暗物质粒子的运动速度远低于真空光速,目前认为可能由大质量弱相互作用粒子(例如最轻的超中性子[3])组成,也有轴子等假说(一些学者对轴子的存在很没有信心)。
当然,足够多的重子暗物质可以直接覆盖冷暗物质的功能。
参考
- ^http://pdg.lbl.gov/2010/reviews/rpp2010-rev-dark-matter.pdf
- ^https://science.sciencemag.org/content/317/5844/1527.abstract
- ^超对称假设的一种马约拉纳费米子 https://arxiv.org/abs/hep-ph/9709356v5
中微子
暗物质本来就是一种假设,因为现有普通物质所产生的引力无法解释很多问题,比如银河系现有物质产生的引力无法平衡银河系的旋转速度。
根据最新的观测结果推算,普通物质大约只占宇宙总质量和总能量的4%,暗物质占23%,其余73%为暗能量(即假设的,能够维持目前宇宙加速膨胀的能量)。
引力尚未能统一到标准模型里面,且区别于其他三种基本力(电磁力、强力和弱力),引力只表现为吸引,我们知道暗物质只表现为引力效应,而不与普通物质发生其他作用,因此即使暗物质充斥在你身边,也很难检测。对引力的研究可能是探索暗物质的突破口,目前有一种主流假设是,暗物质是存在于更高维度的普通物质,而引力是从高维空间泄漏的一种力。
明和暗是两性时间原理,都是自然时间规律和人为时间标准。一对同在时间统一标准的思路和电路两性时间原理,是一对输入和输出同在的电路系统时间统一原理模型。我们观测到的是单一表面方向时间速度,黑夜看不到远离我们的太阳光速背面,就是代表太阳光线是暗物质了。其实自身1年的生日时间年龄,是增加和减少同时存在的自然时间规律,暗物质可能应该也是自然时间统一原理模型。