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ⓘ 热暗物质




                                     

ⓘ 热暗物质

熱暗物質 (英語: Hot dark matter ,縮寫為 HDM )是暗物質的一種形式,在理論上是由 超相對論 速度傳播的粒子組成。

暗物質是一種既不發光,也不吸收光的物質。在物理學中,這種物質的特性是不與電磁輻射交互作用,因此使它無法用傳統的儀器探測到,因此使它"黑暗"。來自星系自轉曲線的資料顯示,大約80%的物質是無法看見的,這迫使研究人員要用創新的方法,通過暗物質對可見物質的引力作用 "間接"地檢測它。理論物理學家對於暗物質是否有不同的"類型"還沒有共識,但有證據顯示將暗物質分為熱"(HDM)和"冷暗物質"(CDM),有些甚至暗示還有在中間地帶的溫暗物質(WDM)。術語並非表示暗物質的溫度,而是指暗物質粒子的"大小"(WIMPs)。反過來說,粒子的大小決定了它們反比於速度的關係:因為推測HDM的質量較低,因此推測HDM的傳送速度比CDM快。

                                     

1. 在星系形成中的作用

就應用而言,熱暗物質的分布有助於解釋在大爆炸之後,星系如何形成星系團和超星系團。理論家聲稱存在著兩種暗物質:1)那些"聚集在可見的星系團個別成員周圍",2)那些包圍"整個星系團"的暗物質。因為冷暗物質具有較低的速度,它可以是如圖所示"更小的,星系大小的團塊"的來源。而熱暗物質應該對應於圍繞整個星系團,形成更大質量的聚集體。然而,來自宇宙微波背景輻射的資料,像是COBE衛星,是高度均勻的,從如此平滑的初始狀態開始,這種高速的熱暗物質粒子不能形成像星系這種尺度一樣小的團塊,這凸顯了暗物質理論和實際資料的差異。理論上,為了解釋可觀測宇宙中相對較小的結構,有必要調用冷暗物質或是溫暗物質。換句話說,僅以熱暗物質做為解釋星系形成的唯一物質是不可行的,需要將熱暗物質置於混合暗物質(MDM)理論的大水庫下。

                                     

2. 微中子

微中子被當成熱暗物質的一個例子。微中子的質量非常小,並且不參與四種基本力中的電磁力和強作用力這兩種力。它們由弱作用力和引力相互作用,但由於這種力的強度非常微弱,使它們很難被偵測到。一些專案,像是在日本岐阜縣飛驒市的超級神岡探測器,目前就在研究微中子。

                                     

3. 進階讀物

  • Bertone, Gianfranco. Particle Dark Matter: Observations, Models and Searches. Cambridge University Press. 2010: 762. ISBN 978-0-521-76368-4.