广告

暗物质和引力的超维修正

探索大的额外维度如何解释星系团中不同寻常的暗物质分布及其对物理学的影响。

作者:Mark Trodden
Google NewsGoogle News Preferred Source

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

我在中国时,Joe Silk 告诉我他正在完成一篇有趣的论文,他的合作者之一,来自北京大学的 Bo Qin,就这项工作做了一次精彩的演讲。这篇论文现已发表,并在最近的《自然》新闻报道中被讨论过。我之前写过关于大的额外维度基本思想的文章,以及我曾研究过的一些变体。我在此不再重复考虑它们的动机,而是重复主要思想。你可以想象引力的强度有点像从水管喷嘴喷出的稳定水流所产生的力。假设水流被某种奇特的喷嘴限制,比如说,只是一维的细流。如果你曾经给水管装过紧密的喷嘴,你就会知道这样的水流非常强大,如果对着你喷,它产生的力非常大。现在想象一下,水流instead 散开,在一个平面上喷射(好吧,这需要一个非常奇特的喷嘴,但我相信你能想象出来)。在这种情况下,如果你的身体与水流在某个方向上的距离与第一种情况相同,它仍然会对你产生力,但比被一维水流击中时要小。这是因为你不是被所有的水流击中,而是被一部分水流击中——有其他方向供其余的水流流淌。如果我们现在安装一个喷嘴,让水以球对称的三维模式散开,那么你身体承受的力会更弱,因为水还有更多的方向可以散开。我在这里画的比喻是引力通量线,在牛顿引力中,引力通量线的密度描述了引力的强度。水流(想象成引力通量)可用的方向越多(想象成维度),你感受到的力就越弱。Silk、Qin 和他们的合作者,来自加拿大理论天体物理研究所 (CITA) 的 Ue-Li Pen,提出大的额外维度(实际上是三个)引起的引力行为变化可能解释了大型星系团的暗物质核心比当前理论模型预期的要小。这是一个有趣的观点,尽管是推测性的,而且他们并没有过度炒作这篇论文,正如你从这里可以看到的。

广告

Silk 本人承认这个提议“极具推测性”。

Silk 的同事,来自加拿大德保罗大学的 Ue-Li Pen 承认,还有其他方法可以解释令人费解的暗物质分布。例如,有人可能假设过去恒星作为超新星爆炸的速率相当不同。“我个人认为改变超新星速率比改变空间维度的数量更保守,”Pen 坦承。但他认为,引入额外维度是一个非常激动人心的想法,值得研究,“即使希望渺茫”。

我不能说我真的认为宇宙就是这样运作的。尽管如此,这篇论文之所以引起我的注意,部分原因是我曾与 Joe 讨论过它,也因为它是那种我最喜欢的粒子物理/宇宙学想法——即采用一个模型(大的额外维度),该模型是为了解决现有的粒子物理问题(层级问题)而开发的,并从中推导出有趣的宇宙学含义(在这种情况下涉及到暗物质)。如果你想了解更多,可以看看《自然》上的简短描述,或者如果你有兴趣,可以直接深入阅读这篇论文

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章