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这些费米子在宇宙早期被挤压在一起形成致密的球

发布时间:2021-09-07 13:00来源: IT之家阅读量:13570   

北京时间9月7日,暗物质是一种可以施加引力但不与光相互作用的神秘物质暗物质可能由遍布宇宙的微小黑洞组成根据一项新的理论,这些微小的黑洞可能由费米球——或称为费米子的亚原子粒子量子包组成这些费米子在宇宙早期被挤压在一起,形成致密的球

这个理论可以解释为什么暗物质在宇宙中占主导地位。

在某些情况下,费米球的密度如此之大,以至于费米子之间的距离如此之近,以至于费米球坍塌成黑洞研究人员设计了一个新场景来解释暗物质是如何主宰宇宙的在宇宙诞生后不到一秒钟的时间里,一场不可思议的转变正在发生在这个过程中,一个新粒子被捕获并坍缩到一个非常小的点,小到足以形成一个黑洞然后,这些黑洞淹没了宇宙,为解释暗物质提供了基础

原始黑洞案例。

天文学家和物理学家无法解释暗物质这种神秘物质占宇宙中每一个大结构——的80%,从星系到宇宙网络本身——

一个有趣的假设是暗物质起源于黑洞毕竟,黑洞和暗物质一样,不会发光作为一个不发光的致密物体,它有自己的理由用黑洞来解释暗物质

可是,天文学家早就知道,正常的恒星质量黑洞无法解释宇宙中的暗物质那是因为宇宙历史上形成的恒星数量远远不足以产生足够的黑洞来解释已知的暗物质

可是,一些不可思议的物理现象发生在宇宙最早的时候也许,当时诞生了数万亿个更小的黑洞这些黑洞可能一直存在到今天,可以为我们解开暗物质之谜

可是,要解释暗物质,该理论必须能够创造足够多的黑洞。

泡泡宇宙

研究人员在他们的模型中加入了一些元素它们起源于一个非常年轻且极其炽热的致密宇宙这些极端条件可以使今天正常宇宙条件下不会发生的物理过程发生

第一个分量叫做标量场标量场是包含所有空间的量子力学实体(众所周知的赋予物质质量的希格斯场就是标量场的一个例子伴随着宇宙的膨胀和冷却,标量场经历了从一种量子力学状态到另一种量子力学状态的相变

在整个宇宙中,这种相变不会同时发生相反,过渡从几个点开始,然后扩散——,就像锅里的水沸腾时,一开始有几个气泡,然后几个气泡融合成越来越大的气泡这个过程叫做一级相变:水从‘液态’变成‘气态’,后者最初以不断增加的气泡形式存在

新的标量场状态,称为基态,像翻滚的气泡一样从几个点向外扩散最后气泡完全融合,标志着标量场的跃迁

如何制作费米球。

可是,为了制造一个可以用作暗物质种子的原始黑洞,还需要另一种成分因此,他们在模型中加入了一个新的费米子费米子是构成宇宙基石的一类粒子例如,组成你体内原子的电子,质子和中子就是费米子

在早期宇宙中,这些费米子在标量场中自由运动可是,根据设计的公式,伴随着相变的进行,这些费米子将无法通过宇宙新基态中的气泡

当气泡越来越大时,费米子被挤入剩余的空间口袋,变成费米球这时,事情变得非常混乱

这是因为费米子之间有一个额外的力,叫做汤川耦合这个额外的力是由相同的标量场产生的正常情况下,费米子不喜欢被压缩成一个小群体,但标量场增加了一种吸引力,可以克服费米子之间的自然排斥

例如,质子和中子由更小的粒子夸克组成夸克也是费米子,通常相互排斥,但有一个额外的力——,将夸克束缚在一起模型中这种强大的力可以建模为一种唐川耦合,在早期宇宙物理现象中发挥作用

根据新理论,一旦汤川耦合吸引盛行,倾翻饭团就完成了在快速变化的宇宙中,被压缩在小口袋里的费米子团簇悲惨地坍缩,形成了大量的黑洞在相变结束时,这些黑洞幸存下来,变成了淹没宇宙的暗物质

虽然这个假设有些激进,但说到早期宇宙的物理学和围绕暗物质的奥秘,我们确实需要一些大胆的假设大胆的假设,加上细心的观察,我们才能取得进步

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