暗物质和暗能量（宇宙中的暗物质）

据外媒报道，暗物质被认为可能是宇宙物质的主要组成部分（占宇宙质量约85%），其是不可见的，不容易被发现。它的属性也仍然相当不明显。现在，加州大学河滨分校（UCR）的一位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，表明假设存在一种新型力量的理论如何能够帮助解释暗物质的特性。

物理学和天文学副教授、该论文的资深作者Flip Tanedo说：“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。它是自然界中最令人困扰的已知未知数之一。我们知道它的存在，但我们不知道如何寻找它，或者为什么它没有出现在我们预期的地方。”

物理学家们在过去30年里利用望远镜、巨大的地下实验和对撞机来了解更多关于暗物质的信息，尽管没有积极的证据出现。然而，负面的证据迫使像Tanedo这样的理论物理学家更加创造性地思考暗物质可能是什么。

这项新的研究提出在时空中存在一个额外的维度来寻找暗物质，是Tanedo领导的加州大学河滨分校一个正在进行的研究项目的一部分。根据这一理论，一些暗物质粒子的行为并不像粒子。实际上，不可见的粒子与更多不可见的粒子相互作用，使后者不再像粒子那样表现。

“我过去两年的研究计划的目标是将暗物质\\\'说话\\\'的想法扩展到暗能量，”Tanedo说。"在过去的十年里，物理学家们已经意识到，除了暗物质之外，隐藏的暗能量可能支配着暗物质的相互作用。这些可以完全改写人们应该如何寻找暗物质的规则。"

如果两个暗物质的粒子相互吸引或排斥，那么暗能量就在运作。Tanedo解释说，暗能量在数学上被一种具有额外维度的理论所描述，并作为一种连续的粒子出现，可以解决在小型星系中看到的困惑。

他说：“我们正在UCR进行的研究项目是对暗能量建议的进一步概括。我们观察到的宇宙有三个维度的空间。我们提出，可能有一个只有暗能量知道的第四维度。额外的维度可以解释为什么暗物质在我们试图在实验室中研究它的过程中隐藏得如此之好。”

Tanedo解释说，尽管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”的一个数学技巧--高等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，但不包含传统粒子，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和更易操作的外维理论之间的数学等价关系被称为全息原理。

“由于这些共形场论既困难又不寻常，它们还没有真正被系统地应用于暗物质，”Tanedo补充说。“我们没有使用这种语言，而是用全息外维理论工作。”

外维理论的关键特征是，暗物质粒子之间的力是由无限多的不同质量的粒子描述的，称为连续体。与此相反，普通的力是由具有固定质量的单一类型的粒子描述的。这类连续体-暗部门对Tanedo来说是令人兴奋的，因为它做了一些 "全新和不同的事情"。

据Tanedo说，过去关于暗物质的工作主要集中在模仿可见粒子行为的理论上。他的研究项目正在探索更极端的理论类型，大多数粒子物理学家认为这些理论不太有趣，也许是因为现实世界中没有类似的东西存在。在Tanedo的理论中，暗物质粒子之间的力与普通物质感受到的力有惊人的不同。

"对于我在物理学入门课程中讲授的引力或电力，当你把两个粒子之间的距离增加一倍时，你的力会减少四倍。另一方面，一个连续的力，则减少了多达8个系数。"

这种额外维度的暗力有什么影响？由于普通物质可能不会与这种暗力相互作用，Tanedo转向了自交暗物质的想法，这个想法由加州大学洛杉矶分校物理学和天文学副教授于海波首创，他不是论文的共同作者。于海波表明，即使在没有与正常物质发生任何相互作用的情况下，也可以在矮球状星系中间接地观察到这些暗力的影响。Tanedo的团队发现连续力可以重现观察到的恒星运动。

Tanedo说：“我们的模型走得更远，比自相作用的暗物质模型更容易解释暗物质的宇宙起源。”接下来，Tanedo的团队将探索 "暗光子 "模型的一个连续版本。

Tanedo说：“这是一个更现实的暗能量的画面。暗光子已经被研究得非常详细，但是我们的外维框架有一些惊喜。我们还将研究暗能量的宇宙学和黑洞的物理学。”

Tanedo一直在勤奋地工作，以确定他的团队在寻找暗物质方面的 "盲点"。“我的研究计划针对的是我们对粒子物理学的一个假设：粒子的相互作用是由更多粒子的交换来充分描述的，”他说。“虽然这对普通物质来说是真实的，但没有理由对暗物质进行这样的假设。它们的相互作用可以通过交换粒子的连续体来描述，而不是仅仅交换单一类型的力粒子。”