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这个来自天体物理学家的想法或许可以解开两大理论谜团:其一是银河系中心为什么会向外辐射大量奇异的超高能射线?其二是自从50年前被发现就一直困扰人类至今的所谓看不见的暗物质,到底是什么?

这个想法有一个特别炫酷的名字——引力之门理论。该理论认为,当两个暗物质粒子(先不论暗物质是什么)被吸入引力之门时,它们会相互湮灭并释放大量的强伽马射线。

该理论的思路潜在解释了为什么银河系的中心——大家普遍认为那里满是潜伏的暗物质团——有那么多伽马射线。同时,这个理论也将揭示暗物质的运动规律,以及暗物质与宇宙间普通物质的碰撞交流。

暗物质到底是什么?

宇宙中有80%以上的物质都没有办法用粒子物理学的标准模型来解释。科学家称之为“暗物质”,因为这些物质不和光发生任何反应。1970年,暗物质的存在被首次提出,当时的天文学家维拉.鲁宾(Vera Rubin)发现星系旋转的速度比预想要快得多——如果没有额外的、隐藏的引力加成,在如此高速的运转下,这个星系早在亿万年前就撕裂了。

几十年来,天文学家们对是否需要改变以往对重力的认识举棋不定,也不知道是否要把“存在但确实看不见”的物质加入对宇宙的认识中,或者换一种说法——把一种全新的构成宇宙的物质囊括到已有的类别中。但随着时间的流逝,大量的观察考证之后,答案渐渐清晰。没有任何一个打过补丁的重力理论可以解释所有的现象。物理学家们对宇宙中正态物质的范围进行了严格的限制(光、暗和介于两者之间的一切物质)。

接下来,只有暗物质能够解释飞速旋转的星系了,这将是一种全新的粒子,特性未知。它不与光发生相互反应,不然我们就可以看到这种物质的存在了。它也不和强原子核力发生反应,不然它就会和粒子们组合成为物质,科学家就可以在原子实验中检测到它的存在。暗物质或许会和弱原子核力发生反应,但弱原子核力太过微弱,影响的范围太小,以至于观察预期结果的任何偏差都极具挑战性。

也许此刻,就有无数的看不见的暗物质粒子悄无声息穿过你的身体。

然而,暗物质的引力使它最终被世人发现,因为宇宙中每一个质量体都具有引力,这是自然定律。所以要了解暗物质,万无一失的方法就是通过观察其与正常物质的引力相互作用,例如星系中恒星的运动。

但这或许不是唯一的方法。

什么是超能电子

发表在arXiv预印数据库的一篇报告指出,物理学家提出一项全新的理论来解释“何为暗物质”和“暗物质如何运作”的难题。但在了解他们的理论之前,我们需要介绍一点能帮助我们理解暗物质的线索。这些线索来自银河系中心散射出的超量伽马射线的形态。

伽马射线是辐射的最高能量形态。我们通常只会在一些高能量活动中找到他们的身影,比如超新星的形成。但是在银河系中心的伽马射线只多不少,鉴于这原本是十分罕见的灾难性事件。故而这项新理论提出,伽马射线可能是高能电子运动的副产物。

这些高能电子,又叫做“轻子”,比伽马射线更容易产生,来源未知,遍布整个银河系。这些电子无法被检测出(它们太小太小),但当它们在星际空间穿行时,不经意间会撞上随机的光子(光粒子)。