暗物质候选者

目前，粒子物理的标准模型里面不存在这么一种粒子符合暗物质的特征，如果暗物质是粒子，就只能从超出标准模型的物理理论里面去寻找，当然，这些理论都是没有经过验证的，只有实验才能对这些理论是否正确进行判断。目前，关于暗物质本质有种种假说，每一种都有其自己的合理性，有五种热门的暗物质候选者。

1 弱相互作用重粒子

弱相互作用重粒子(Weakly Interacting Massive Particles，简称WIMPs)是最热门的候选者。粒子只通过弱核力和引力产生相互作用，或者粒子的相互作用截面小于弱核力作用截面；与普通粒子相比质量较大。由于它们不参与电磁力作用，因此无法被直接探测到；由于它们不参与强核力作用，因此它们基本上与可见物质不发生相互作用；由于它们较大的质量，运动的速度相对缓慢，因而能够成团聚集。根据以上特点，WIMPs被认为是最有可能的“冷暗物质”候选者。现在很多实验正在寻找在理论上的WIMPs粒子，各个实验在地下的设备全都等着一颗“大质量弱相互作用粒子”撞击原子核并引起一次反弹的时刻到来。这样的实验必须在地下进行，以防止宇宙射线干扰结果。然而对WIMPs的探测却极其让人失望，迄今为止并没有探测到这种粒子的存在。

2 轴子

轴子是一种非常轻且运动也非常慢的粒子。它们本来是为了解释强相互作用中的电荷宇称守恒问题而提出的，但是如果它们的质量在某个区间内，就是非常好的暗物质候选者。它们和可见物质有微弱的相互作用。如果探测到这种奇异的闪光，有可能证实其存在。和WIMPs一样，轴子是可能在地球上进行探测的。轴子是超电子对撞后的一种“次级”粒子，也是在玻色子能级的“衍射+辐射”能量丢失“逃逸”极化的“斥力子”。轴子以一种能量轴线延“一维度时空”做线性跃迁角动量运动，轴子也可以理解为“磁单极粒子”的轨迹跃迁的物理测量观测。轴子的本征态强关联着暗物质粒子。轴子的推斥力单极特性决定了它只能做一维度线性方程的斥力运动，所以轴子的概念强关联着“磁单极粒子”、“中微子粒子”、“暗物质粒子”和“斥力子”的统称。轴子在大统一理论中起重要作用。轴子间通过极微小的力相互作用，轴子以一种极短的“极化短波”做推力。由此，它无法处于热平衡状态，因此不能很好的解释它在宇宙中的丰度。在宇宙中，轴子处于低温玻色子凝聚状态。目前，轴子探测器已经建造完成，探测工作正在进行。

3 晕族大质量致密天体

晕族大质量致密天体(MAssive Compact Halo Objects，简称 MACHOs)，又名大质量致密晕天体。MACHOs通过与其它天体的引力透镜作用就可以被间接探测到。20世纪80年代，普林斯顿大学的波兰天文学家帕琴斯基讨论了银河系晕中不发光的暗天体作为微引力透镜的可能性，认为它们有很高的几率被观测到。这些天体叫做MACHOs。1996年，美澳MACHO计划小组发现银河系晕的大部分含有MACHOs，有力证据来自对7个新的大质量晕天体的发现。并对大麦哲伦云引力透镜效应，来确定这些幽灵天体的性质。这些MACHOs的质量从0.1太阳质量到1个太阳质量不等。这些小组已排除了用MACHOs解释暗物质，大量的这类天体的质量在0.00000001个太阳质量到100个太阳质量之间。这表明MACHOs可能是白矮星或红矮星，或其它类似的天体。不过白矮星或红矮星并不是完全黑暗的，它们也能发一些很弱的光。据使用哈勃太空望远镜(HST)的近红外线照相机和多目标分光仪(NICMOS)观察，只有不到1%的银河系晕是由红矮星组成。只能对应暗物质晕的一个微不足道的小部分，所以失踪物质的问题仍然不能完全由MACHOs解决。

4 KK粒子

KK粒子(Kaluza-Klein)是由同名的物理理论所预言的一种粒子。在量子力学尚未完全建立的1921年，为了统一电磁力和引力，可普查引入了额外维的想法。在很多额外维模型中，平常的3+1维时空被称为膜，它被嵌入在3+δ+1维的被称为bulk的时空中。额外维被卷缩在很小的尺度而感受不到，甚至现在的高能物理实验也远不能探测到，但通过量子效应，额外维会对宇宙产生影响。在很多额外维模型中，标准模型粒子被束缚在膜上，只有引力子可以不受膜的束缚在bulk中传播。而在普遍的额外维模型(UED，universal extra dimensions)中如果额外维很小，所有的场都可以自由地在bulk中传播。

这种理论认为空间有额外的维度并且在每个时空点卷曲起来。KK粒子的质量大约是550到650个质子那么重，它们能够和可见物质发生引力和电磁相互作用，但是由于它们藏在卷曲的额外空间维度里面，所以在太空中看不到它。所幸的是，它能够衰变成所能观测到的粒子。但是现在的大型对撞机实验还没有找到这方面的迹象。

5 超引力子

超引力子又称引力微子，是费米子。超引力子目前还是一种假想粒子，不过各种各样的粒子撞击器仍在探寻超对称粒子，包括引力微子。这是广义相对论和尚未被实验验证的超对称理论所结合的一种产物。根据超对称理论，所有的已知粒子都有其超对称的对应粒子，其自旋相差1/2。超引力子是假设中的“引力子”的超对称伙伴。在某些超对称理论当中，超引力子是最轻的超对称粒子，可能是暗物质的候选者。

暗物质不能被电磁波直接探测，但可以通过电磁波速度变化和弯折情况确定暗物质的分布。暗物质具有引力效应，其分布规律与引力场的分布规律基本相同，不同的可见物质与相同暗物质的引力效应可能是万有引力的源泉。

各种暗物质候选者均有一定的合理性，但都还仅仅是候选者。无论是直接探测还是间接探测，目前仍没有捕捉到暗物质。暗物质在宇宙中普遍存在，并远超过可见物质，然而仍无法被探测到，应该思考其原因并重新审视暗物质的构成。

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