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相互作用|给宇宙增加更多维度，就能破解暗物质？

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参考消息网10月6日报道美国趣味科学网站近日发表文章《我们能够通过给宇宙增加更多维度来解释暗物质吗？》 ， 作者是保罗·萨特 。 全文摘编如下：
宇宙学家说 ， 暗物质可能比人想象的更怪异 。 他们指出 ， 这种占宇宙质量80%以上的神秘物质可能会与自身发生相互作用 。
“我们生活在一个暗物质海洋中 ， 但我们对它可能是什么却知之甚少 。 ”加利福尼亚大学里弗赛德分校物理学和天文学副教授弗利普·塔内多在一份声明中说 。
利用已知物理学解释暗物质的每次尝试都以失败告终 ， 因此塔内多和他的合作者正在开发可能更好匹配观测结果的奇异模型 。 他们提出了问题：如果暗物质通过在一个比我们通常的三维空间维度更多的空间中运行的连续力量与自身发生相互作用会怎样呢？这听起来很疯狂 ， 但与传统的简单暗物质模型相比 ， 他们的模型能够更好地解释小型星系中恒星的行为 。 因此 ， 值得一试 。
小星系大问题
尽管宇宙学家不知道暗物质的身份 ， 但他们确实知道暗物质的一些特性 。 所有观测都表明 ， 暗物质是由物理上不为人所知的某种新的粒子构成的 。 这种粒子充斥着每个星系 ， 占到它们质量的80%以上 。 这个粒子不会与光线发生太多相互作用 ， 如果不说完全没有的话（否则我们现在就会在天文观测中看到它） 。 而且它也不与正常物质发生很多相互作用 ， 如果不说完全没有的话（否则我们会在粒子对撞机实验中看到它） 。
将这些特性结合在一起 ， 宇宙学家能够对宇宙中大结构的演化进行复杂的计算机模拟 。 这些模拟通常与观察结果相符 ， 但有一个有趣的警告 。 这一简化的暗物质图景预测 ， 小型星系内核中暗物质的密度应该非常高（宇宙学家称之为“尖点”模型） 。 但观测显示 ， 暗物质密度相对较低 。 因此 ， 这种物质一定是均匀地分布在小星系中（称为“核心模型”） 。
几十年来 ， 这个“核心-尖点”问题一直是暗物质研究的一个难点 。 一个成功的暗物质模型必须能够解释小型和大型星系的行为 ， 以及所有其他暗物质的观测结果 。 一个这样的模型被称为自我互动的暗物质 ， 而且就像这个名字所表明的那样 ， 它预言暗物质的确偶尔会与自身发生相互作用 ， 这意味着暗物质粒子有时会相互撞击 ， 甚至毁灭对方 。 这种自我相互作用消除了暗物质密度高的区域 ， 使小星系的尖点变成了核心 。
需要额外维度
问题解决了是吧？并不完全是：自我互动的暗物质模型难以匹配其他观测结果 ， 比如星系透镜（当一团巨大物质的引力扭曲并放大其背后特定星系的光线时）以及宇宙早期星系的发展 。
然而 ， 这些仍然表现不佳的模型是基于通过自然界四种基本力之一发生的已知物理相互作用 。 电子通过电磁力发生相互作用 ， 夸克通过强力相互作用 ， 诸如此类 。 但是 ， 如果简单地把已知的物理学输出到暗物质领域是不行的 ， 也许现在该研究一下全新的力了 。

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