新研究提出引力作为暗物质候选者的可能性

抖音热门 2025年09月24日 00:34 1 cc

信息来源：https://phys.org/news/2025-09-gravitino-candidate-dark.html

在粒子物理学领域，暗物质仍然是一个悬而未决的谜团。尽管科学家们进行了多年的实验与理论研究，传统的暗物质候选者如轴子和WIMP（弱相互作用的大质量粒子）目前仍未找到确凿证据。最近，华沙大学与马克斯·普朗克引力物理研究所的研究团队提出了一种新的、有前景的暗物质候选者：带电引力。

带电引力的理论背景

根据1981年诺贝尔奖获得者默里·盖尔曼的研究，夸克和轻子等标准模型粒子与“超重引力理论”存在有趣的关系。研究发现支持标准模型的粒子和引力子（自旋为2的粒子）可以在一种称为“N=8超引力”的理论框架中共存。如果这种关系得以证实，或许有望解决引力与粒子物理学统一的长久难题。

不过，标准模型中夸克和轻子的电荷存在不匹配，导致了偏离的现象。从克日什托夫·迈斯纳与赫尔曼·尼科莱的研究出发，研究人员对超重引力进行了改进，成功调整了粒子的电荷，尤其是标准模型物质粒子的正确电荷。这一更新的理论框架指出，具有质量接近普朗克尺度的新型引力粒子的存在。

新的探测工具

本工作采用的重力路径参数化。图片来源：物理评论研究（2025）。DOI：10.1103/fm6h-7r78

随着新的地下探测器如朱诺探测器的开展，科学家们有望迎来对带电引力的全新观察机会。朱诺探测器最初是为中微子物理学而设计的，但其敏感性使得其成为寻找带电暗物质的重要工具。根据最新研究，朱诺探测器能够识别与传统探测器未能捕获的低能衰变相关的信号。

朱诺探测器的构造非常庞大，包含约20,000吨的有机合成油，装在直径为40米的球形容器中。未来的测量将可能为科学家提供直接检测带电引力的机会，其有效性和前景让研究者倍感期待。

大质量暗物质的特点

带电引力的特征表明，它们是极为稀有的颗粒，可能使得对它们的探测变得更加复杂。尽管这些粒子带电，它们的质量却极为庞大，这意味着它们在宇宙中极其罕见，观察到它们的机会非常微乎其微。然而，电荷的存在提供了全新的研究途径，帮助科学家更有效地探测这些新粒子。

迈斯纳和尼科莱的研究显示，其中两个粒子具有±2/3的电荷，这一特征的出现与过去对暗物质的传统看法形成鲜明对比。它们的电荷特性可能导致显著不同的物理行为，并激发科学家对它们特性的进一步研究。

未来的研究方向

新一轮的研究正在进行，而朱诺探测器的即将启用标志着对带电暗物质探索的重要里程碑。在未来几年的努力中，科学家们希望能够揭示更多关于引力及其在粒子物理中的角色的知识。如果成功探测到这种新型暗物质，可能为科学界带来关于宇宙构成及其成长机制的新见解。

跨学科的研究方法在这项工作中显得尤为重要，既包括粒子物理学，又融入了现代量子化学的知识，形成了良好的研究基础。只有通过这种多学科的融合，科学家们才能披荆斩棘，逐步接近暗物质的真相。

带电引力作为暗物质候选者的提出无疑为物理学家们打开了一个新的探索方向。随着科学研究的深入，未来的实验和理论进展有望提供更多证据，推动我们对暗物质及宇宙本质的理解。新技术的应用让这一探索更具潜力和希望，暗示着科学界在这一领域将持续向前，不断解开自然界的奥秘。

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