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暗物質到底是什麼?真的存在這種物質嗎?這些問題到現在仍然是宇宙未解之謎。

而早前在ZwCl0024+1652星系團中,科學家發現那裡漂浮著一圈幽靈般的物質環,這是迄今為止證明暗物質可能存在的最強有力的證據之一。天文學家認為暗物質環是由兩個巨大的星團碰撞產生的。

不僅如此,研究人員認為,一種新發現的亞原子粒子可能在大約138億年前的大爆炸之後形成了宇宙的暗物質。雖然科學家們已經確定宇宙中多達80%的物質可能是暗物質,但我們對這種神祕物質可能是什麼仍然缺乏了解,因為從來沒有人直接觀察過它。

現在,在一項新的研究中,核物理學家提出,暗物質可以由一種新發現的粒子——d-star六夸克構成。

說到夸克,就不可避免地說到宇宙中目前的最小存在,我們知道物質可以分解成分子,分子可以進一步分解成原子,甚至可以進一步分解成亞原子粒子質子和中子。然後,當你把它們分解,就得到夸克。所以,就目前來說,我們所見過的,摸過的,嘗過的,最終都是由夸克組成的。

而中子和質子各由三個夸克組成,而六夸克則由六個夸克組成。他們的存在已經被預測了幾十年,在2014年,研究人員證實了六夸克的存在。

雖然這些奇異的粒子由比質子更多的夸克組成,但實際上六夸克比我們更熟悉的粒子要小得多。六夸克的衰變速度也比其他亞原子粒子快得多。夸克也是一種玻色子粒子,這意味著多個d星六夸克的結合方式不同於質子和中子的結合方式。

那麼,這些微小的六夸克怎麼可能是理解暗物質的關鍵呢?

來自英國約克大學物理系的研究員Mikhail Bashkanov表示,六夸克可能在大爆炸後的奇怪條件下直接凝結成暗物質。緊接著,宇宙就變成了亞原子粒子的冷卻之地,就像一大鍋夸克湯融合在一起。

巴什卡諾夫和他的合著者、約克大學教授丹尼爾·沃茨在這項新研究中說,在宇宙的超級早期,d星的六夸克可能已經冷卻並膨脹成所謂的玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)。

玻色-愛因斯坦凝聚

BEC是一種奇特的第五態物質,當一團原子或亞原子粒子冷卻到接近絕對零度(即0開爾文,即- 459.67華氏度,或- 273.15攝氏度)時形成。在這種極端的溫度下,粒子(或原子)聚整合一個單一的實體,可以用波函式來描述。換句話說,這些粒子結合在一起,表現得像單個粒子。

儘管六夸克在實驗室裡衰變得很快,但巴什卡諾夫解釋說,它們在中子星裡更穩定,壽命更長,研究人員認為,在BEC裡也可能如此。

因此,正如巴什卡諾夫所解釋的那樣,科學家們認為,在宇宙大爆炸開始後不久,六夸克就可能凝聚成BEC,而獨特的BEC可能就是暗物質。

沃茨說:“我們的初步計算表明,d星的凝聚物是暗物質的一種可行的新候選者,而這種新的可能性值得進行更深入、更詳細的研究。這個結果特別令人興奮,因為它不需要任何新的物理概念。”

早期的研究並沒有徹底解決暗物質的問題。但瓦茨和巴什卡諾夫計劃繼續研究六夸克,以更好地理解這些奇怪的粒子,並進一步探索它們是否真的可能成為暗物質的良好候選者。

正如巴什卡諾夫所解釋的,未來的研究人員將進行實驗來研究六夸克的性質,比如它們的大小,以及它們如何與其他六夸克和正常物質,即核物質(原子核內的質子和中子)相互作用。雖然研究人員表示六夸克可以凝聚成BEC,但他們希望通過進一步的研究和實驗來證明這一點。

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