探索暗物质的新维度 _生活百科

现在，加州大学河滨分校的理论粒子物理学家及其同事在《高能物理学杂志》上发表了一篇研究论文，该论文展示了假设存在一种新型力的理论如何有助于解释暗物质的特性。

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“我们生活在暗物质的海洋中，但我们对它可能是什么知之甚少，”物理学和天文学助理教授、该论文的资深作者 Flip Tanedo 说。“它是自然界中已知的最令人烦恼的未知数之一。我们知道它存在，但我们不知道如何寻找它，也不知道为什么它没有出现在我们预期的地方。”
在过去的 30 年里，物理学家使用望远镜、巨大的地下实验和对撞机来了解更多关于暗物质的信息，尽管没有任何积极的证据成为现实。然而，负面证据迫使像 Tanedo 这样的理论物理学家更有创意地思考暗物质可能是什么。
这项新研究提出时空存在一个额外的维度来寻找暗物质，是由 Tanedo 领导的加州大学河滨分校正在进行的研究项目的一部分。根据这个理论，一些暗物质粒子的行为不像粒子。实际上，不可见的粒子与更不可见的粒子相互作用，以至于后者不再表现得像粒子。
“我过去两年研究计划的目标是将暗物质‘对话’的想法扩展到暗力量，”Tanedo 说。“在过去的十年里，物理学家开始意识到，除了暗物质之外，隐藏的暗力量可能会支配暗物质的相互作用。这些可能会完全改写人们应该如何寻找暗物质的规则。”
如果两个暗物质粒子相互吸引或排斥，那么暗力量就会起作用。Tanedo 解释说，暗力是由具有额外维度的理论在数学上描述的，并表现为粒子的连续体，可以解决小星系中的难题。
【探索暗物质的新维度】“我们在 UCR 正在进行的研究项目是对黑暗势力提议的进一步概括，”他说。“我们观察到的宇宙有空间的三个维度。我们提出可能存在只有暗势力知道的第四维度。额外的维度可以解释为什么暗物质对我们在实验室中进行研究的尝试隐藏得如此之好。”
Tanedo 解释说，虽然额外维度听起来像是一个奇特的想法，但它们实际上是描述“共形场论”的数学技巧——高度量子力学的普通三维理论。这些类型的理论在数学上很丰富，但不包含常规粒子，因此通常被认为与描述自然无关。这些具有挑战性的三维理论与更易于处理的额外维度理论之间的数学等效性被称为全息原理。
“由于这些共形场理论既棘手又不寻常，它们并没有真正系统地应用于暗物质，”Tanedo 补充道。“我们不使用那种语言，而是使用全息超维理论。”
超维理论的关键特征是暗物质粒子之间的作用力由无数不同质量的不同粒子描述，称为连续体。相比之下，普通力由具有固定质量的单一类型粒子描述。这类连续暗区对 Tanedo 来说是令人兴奋的，因为它做了一些“新鲜而不同”的事情。