也许“玻色子云”可以解释暗物质

暗物质的性质继续困扰着天文学家。随着对暗物质粒子的搜索继续没有结果，人们很想完全抛弃暗物质模型，但关于这些东西的间接证据仍然很强大。那是什么？一个团队有一个想法，他们已经发布了他们第一次搜索的结果。

暗物质的条件意味着它不可能是普通物质。规则物质（原子、分子等）很容易吸收和发光。即使暗物质是分子云，冷到几乎不发光，但它们吸收的光仍然可见。它们看起来就像银河平面附近常见的暗星云。但是它们几乎不足以解释我们观察到的暗物质的影响。我们也排除了中微子。它们与光的相互作用并不强烈，但中微子是一种“热”暗物质，因为中微子以接近光速的速度运动。我们知道大多数暗物质一定是缓慢的，因此是“冷的”。所以如果暗物质在那里，它一定是别的东西。

在这项最新工作中，作者认为暗物质可以由称为标量玻色子的粒子组成。所有已知的物质都可以归为两大类，即费米子和玻色子。粒子属于哪个类别取决于称为自旋的量子特性。费米子如电子和夸克具有分数自旋，如 1/2 或 3/2。诸如光子之类的玻色子具有整数自旋，例如 1 或 0。任何自旋为 0 的粒子都是标量玻色子。

虽然这似乎是一个微不足道的区别，但当这两种粒子聚集在一起时，它们的行为却大不相同。费米子永远不能占据相同的量子态，所以当你试图将它们挤在一起时，它们会向后推。这就是白矮星和中子星存在的原因。重力试图将电子或中子推到一起，但费米压强到可以抵抗重力（在一定程度上）。另一方面，玻色子非常高兴占据相同的状态。因此，如果你对一堆玻色子（例如氦 4）进行过冷，它们就会沉淀成一种奇怪的量子物体，称为玻色-爱因斯坦凝聚。

唯一已知的标量玻色子是希格斯玻色子。鉴于其已知特性，希格斯粒子不可能是暗物质，但一些理论提出了其他标量玻色子。这些不会与光强烈相互作用，只会与重力相互作用。由于光不能显着加热它们，随着时间的推移，这些标量玻色子会冷却并坍缩成大云。因此，暗物质可能是由大量的标量玻色子组成的大扩散云构成的。

这是一个有趣的想法，但你怎么证明呢？事实证明，由于标量玻色子与引力相互作用，它们也与引力波相互作用。根据它们的质量，标量玻色子也可能通过发射引力子衰变。结果，标量玻色子可以产生具有相似频率的持久引力波。这相当于微弱的嗡嗡声的引力。因此，该团队研究了来自LIGO 和 Virgo 的引力波数据。他们寻找 20 – 600 Hz 范围内重力嗡嗡声的证据，但一无所获。根据他们的工作，作者得出结论，我们的银河系中没有年轻的标量玻色子云。在距离地球 3,000 光年范围内也没有古老而寒冷的标量玻色子云。

这项研究并没有完全排除标量玻色子，但它确实对这个想法施加了一些强大的限制。现在这似乎是暗物质的故事。在我们寻找它是什么的过程中，我们继续找出它不是什么。

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