暗物质作为宇宙中最神秘的组成部分之一,占据了宇宙总质量的约80%。尽管无法直接观测到,但其存在已通过星系和宇宙大尺度结构的引力作用得到了证实。长期以来,科学家们一直致力于探索暗物质的起源。

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近期,一项研究提出了一种新的模型,指出暗物质可能是在大爆炸前短暂的暴胀时期产生的,该模型被称为“紫外线冻结的温暖膨胀”(WIFI),为理解暗物质的起源提供了全新的视角。

暗物质是一种不与电磁力发生相互作用的物质形式,因此无法通过光或其他电磁辐射进行直接观测。然而,天文学家通过其对可见物质的引力影响推断出了其存在。

例如,星系的异常旋转速度和引力透镜效应均表明,星系周围存在大量不可见的质量。

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对暗物质的研究可追溯至20世纪30年代,当时天文学家Fritz Zwicky发现,星系团中的可见质量不足以解释其引力结合现象。这一发现促使科学界开始考虑是否存在一种看不见的“暗”成分。

传统的大爆炸理论认为,宇宙起源于一个极其炎热且致密的状态,随后迅速膨胀。然而,该理论并未完全解释暗物质的起源。

众多模型表明,暗物质是在大爆炸后形成的,但这些模型面临着诸多挑战,比如,该如何解释暗物质与普通物质之间的相互作用等。

为解释暗物质的产生,人们提出了两种主要机制:冻结与未冻结。

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在冻结机制中,暗物质在热浴中与普通粒子保持化学平衡,直至宇宙膨胀和冷却打破这种平衡,使暗物质粒子的浓度固定。

而未冻结机制则表明,暗物质从未与热浴达到平衡,而是通过罕见的高能相互作用产生。

德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家最新研究表明,暗物质可能是在大爆炸前的短暂暴胀时期产生的。他们认为,在这一阶段,宇宙经历了快速膨胀,量子场驱动的膨胀将能量释放为辐射,进而产生暗物质粒子。

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在该模型中,研究人员引入了“温暖膨胀”的概念,即宇宙在膨胀过程中保持一定温度,并包含由粒子和辐射组成的热浴。

在热浴中,暗物质粒子通过罕见的高能相互作用产生。与传统模型不同,该模型假设这些粒子不会因膨胀而消失,而是会随着宇宙的冷却而“冻结”。

研究人员强调,在温暖的膨胀环境中,通过紫外线辐射和其他高能相互作用产生的暗物质粒子将以“冻结”的方式存在。这意味着这些粒子未达到热平衡,而是通过持续的罕见相互作用逐渐积累。

这一新模型不仅为理解暗物质提供了新的见解,还可能对其他有关宇宙起源的理论产生影响。许多科学家认为,大爆炸前可能存在其他事件或状态,WIFI模型从理论上支持了这些观点。

尽管该模型尚未得到直接证实,但其关键方面(如温暖膨胀)将通过即将进行的宇宙微波背景实验进行测试。

若未来的观测结果支持温暖暴胀理论,将显著提升该模型关于暗物质产生机制的可信度。