最新的研究显示，通过引力波可以探测到早期宇宙中的简单物质形式，这也为暗物质的本质提供了新的解释。来源:SciTechDaily.com
最新的研究表明，通过引力波可以探测到早期宇宙中的简单物质形式，这也为暗物质的本质提供了新的视角。
这些发现为引力波的探测提供了潜在的突破，帮助识别暗物质的成分。
引力波是爱因斯坦在近一个世纪前预测的时空涟漪，2015年首次被探测到。加州大学河滨分校的物理学和天文学副教授崔亚诺（Yanou Cui）领导的一项新研究表明，在大爆炸后不久，简单的物质形式可以产生可探测的引力波背景。
崔教授表示：“这种产生可探测引力波背景的机制可能为最近脉冲星定时天文台捕捉到的神秘引力波信号提供线索。”他补充道：“另一个令人兴奋的暗示是，这种简单的物质形式可能被确认是暗物质，这种神秘物质被认为构成了宇宙的大部分质量，困扰科学家们数十年。”
这项研究发表在《物理评论快报》上，为利用宇宙这一最大实验室发现新的基础物理学铺平了道路。在以下问答中，崔教授回答了一些关于研究的问题:
这些简单的物质形式是什么?
这些物质的简单形态是一类超轻标量场物质。标量意味着这些物质没有内部旋转（自旋），类似于希格斯玻色子。这些物质非常轻，每种物质的质量是电子质量的百万分之一甚至十亿分之一。由于它们的质量极小，它们的行为更像波而非粒子，渗透于宇宙之中。
引力波需要足够强的强度，类似于电磁波，以便当前的实验能够灵敏地捕捉到它们。此外，它们需要在这些实验敏感的频段内；到目前为止，由于技术限制，只能探测到一定范围的引力波频率。
这些简单形式的物质产生的可探测引力背景辐射是在宇宙大爆炸后不久，没有其他时间吗?
是的，引力波是在宇宙膨胀率接近标量场质量的时期产生的。它会在这一点之后停止，因为粒子的产生会在内部机制的某一点上停止。当我说大爆炸后不久，它仍然是在那之后的几分之一秒。在宇宙大爆炸很久之后，激光干涉引力波天文台观测到的黑洞合并等天体物理来源可能会产生GW。
为什么这些物质的简单形式直到现在才为人所知?
除了超弱的引力相互作用外，它们不会以其他方式与已知物质相互作用。我们展示的引力波信号是探测它们的方法。但如果它们是暗物质，我们已经从暗物质的一般证据中了解了它们。同样，由于它们只与可见物质相互作用，引力非常微弱，我们之前对它们知之甚少。
你提到将这种物质的简单形式识别为暗物质是令人兴奋的。是因为我们最终会知道暗物质的组成吗?
是的，这是一个亮点之一。然而，产生可探测的引力波是非常重要的，我们发现了一种可能是暗物质的简单物质形式，可以产生这样的引力波——这是一个重要的理论成就。此外，如前所述，去年令人困惑的脉冲星计时发现可以用这种机制来解释。
参考文献: Yanou Cui, Pankaj Saha和Evangelos I. Sfakianakis的“来自振荡观众标量场的引力波交响乐”，2024年7月11日，物理评论快报。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.133.021004
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希望本篇文章《探索宇宙起源：通过引力波解密暗物质与宇宙之谜》能对你有所帮助！
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