非最小耦合 解决著名的暗物质疑难

非最小耦合 解决著名的暗物质疑难

暗物质通过引力与普通物质相互作用或“对话”。它们相互作用的方式仍然是一个谜，但一篇新论文提出，一种叫做“非最小耦合”的玩意可能是答案。

“我们问自己：引力定律错了，还是我们错过了一些关于暗物质性质的关键信息？如果暗物质和标准的‘重子’物质不能以我们一直想象的方式交流怎么办？”三位作者，宇宙学家 Giovanni Gandolfi、Andrea Lapi 和 Stefano Liberati 在新闻声明中解释了他们的工作。

“通过我们的研究，我们试图回答这些有趣的问题。”

我们对暗物质可能是什么的最佳猜测是：冷的、弱相互作用的大质量粒子。世界各地的实验物理学家几十年来一直探测这些粒子，但尚未成功。

尽管这种特殊类型的暗物质在我们的模型中运行良好，但仍然存在一些问题。一个大问题被称为星系晕尖点问题，其中推断出的星系中暗物质的密度与所谓的 N 体模拟不一致。

模拟表明，为了解释它们当前的结构和运动，在低物质星系中，暗物质应该是“尖点”——这意味着它最集中在尖点周围或星系之外。但观察告诉我们，大多数矮星系似乎把暗物质藏在中间。

这篇论文绝对不是第一篇，也可能不会是最后一篇尝试回答这些问题的论文，但该团队提出了一种新策略。研究人员建议，如果暗物质与重力的耦合不是最小的，它可以解决尖点问题和另一个相关的问题——称为径向加速度关系。

“在这篇论文中，我们提出了另一种观点来修改标准冷暗物质框架，使其能够准确描述观测到的星系旋转曲线，同时忠实地再现径向加速度关系。”该团队写道。

“引入这种耦合可以保持冷暗物质在大宇宙学尺度上的成功，同时改善其在银河系中的行为。”

非最小耦合有点用词不当。那意味着暗物质直接与被称为爱因斯坦张量的时空曲率耦合。简单地说，它是暗物质和引力之间的一种新型相互作用。如果发生非最小耦合，暗物质与时空的相互作用方式与普通物质不同。

“暗物质的这一特征并不是新奇的基础物理学，”作者说，“人们可以仅用已知的物理学来解释这种非最小耦合的存在。”

这只是一个假设，虽然它似乎与我们迄今为止的观测数据非常吻合，但暗物质仍然是一头复杂的野兽。我们需要更多的研究来确定非最小耦合是否真的是暗物质的一个特征，或者只是另一个推动我们去发现到底发生了什么的假说。

“暗物质的未来看起来更加光明，将有进一步的研究，以探索假说的所有有趣内涵。如果非最小耦合理论可以解决宇宙中其他未解决的问题，我们也不会感到惊讶。”

该研究已发表在《天体物理学杂志》上。

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