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這項(xiàng)新工作的核心是預(yù)測(cè)質(zhì)量介于電子和質(zhì)子之間的暗物質(zhì)模型的“宇宙學(xué)特征”。以前的方法曾為較簡(jiǎn)單的暗物質(zhì)模型預(yù)測(cè)了類(lèi)似的特征。該論文的作者指出，這項(xiàng)研究建立了在更復(fù)雜的模型中找到這些特征的新方法，而這些模型的實(shí)驗(yàn)還在繼續(xù)尋找。這篇論文于7月6日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。

“搜索暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)并不是了解這種神秘物質(zhì)類(lèi)型的唯一途徑，”紐約大學(xué)物理系的博士生、該論文的主要作者Cara Giovanetti說(shuō)。

“對(duì)宇宙不同參數(shù)的精確測(cè)量--例如，宇宙中氦的數(shù)量，或早期宇宙中不同粒子的溫度--也能讓我們對(duì)暗物質(zhì)有很多了解，”Giovanetti概述了《物理評(píng)論快報(bào)》論文中描述的方法。

在研究中，物理學(xué)家們專(zhuān)注于大爆炸核合成（BBN）--一個(gè)創(chuàng)造輕物質(zhì)形式的過(guò)程，如氦、氫和鋰。不可見(jiàn)的暗物質(zhì)的存在影響了這些元素中的每一種將如何形成。對(duì)這些現(xiàn)象至關(guān)重要的還有宇宙微波背景（CMB）--由電子和質(zhì)子結(jié)合產(chǎn)生的電磁輻射，它在宇宙形成后仍然存在。這項(xiàng)工作是與紐約大學(xué)博士后Hongwan Liu、紐約大學(xué)物理系副教授Joshua Ruderman、普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家 Mariangela Lisanti、Giovanett及其合著者共同進(jìn)行的。

該科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)建同時(shí)考慮到BBN和CMB的模型，尋求一種手段來(lái)發(fā)現(xiàn)特定類(lèi)別的暗物質(zhì)的存在--其質(zhì)量介于電子和質(zhì)子之間。

Giovanett解釋說(shuō)：“這種暗物質(zhì)可以改變?cè)缙谟钪嬷挟a(chǎn)生的某些元素的豐度，并通過(guò)改變宇宙膨脹的速度在宇宙微波背景中留下一個(gè)印記?！?/p>

在他們的研究中，該團(tuán)隊(duì)對(duì)與某些形式的暗物質(zhì)的存在有關(guān)的宇宙學(xué)特征進(jìn)行了預(yù)測(cè)。這些特征是暗物質(zhì)改變不同粒子的溫度或改變宇宙膨脹速度的結(jié)果。

他們的結(jié)果顯示，太輕的暗物質(zhì)將導(dǎo)致與天體物理觀(guān)測(cè)所看到的不同數(shù)量的輕元素?！拜^輕形式的暗物質(zhì)可能使宇宙膨脹得如此之快，以至于這些元素沒(méi)有機(jī)會(huì)形成，”Giovanett說(shuō)，她概述了一種情況。

她補(bǔ)充說(shuō)：“我們從我們的分析中了解到，一些暗物質(zhì)的模型不能有太小的質(zhì)量，否則宇宙看起來(lái)就會(huì)與我們觀(guān)察到的不同。”