暗物质玻色子会限制黑洞旋转的速度

麻省理工学院Jose-LuisOlivares像孩子们在旋转木马上跳跃一样,玻色子可以减慢黑洞的速度。

暗物质继续抵抗着我们尽力而为的努力。尽管暗物质仍然是宇宙学的主要理论,并且有许多证据支持充满冷暗物质的宇宙,但每次搜索暗物质粒子都不会产生任何结果。一项新的研究延续了这一传统,排除了一系列暗物质候选物质。

周边研究所我们对暗物质相互作用的了解。

如果存在暗物质粒子,我们知道它们不会与光强烈相互作用。它们必须在重力作用下相互作用,它们也可能通过强弱的核力量相互作用。我们也知道它们不可能是非常大的粒子。如果是这样的话,它们会随着时间的流逝而变成更轻的粒子,而我们几乎看不到任何证据。这留下了三个广泛的候选对象:小的黑洞,无菌的中微子或某种类型的玻色子。这项最新工作着眼于第三个选项。

欧洲核子研究组织(CERN)超对称粒子表。

已知的基本物质粒子可以放在两类中的一种:费米子和玻色子。因此,电子,夸克和中微子是费米子,而光子和胶子则是玻色子。在粒子物理学的标准模型中,没有玻色子适合暗物质。但是一些替代模型预测的粒子可能是暗物质。例如,超对称模型预测,每个已知的费米子都必须具有相应的玻色子,反之亦然。因此,电子将有一个对应的玻色子,称为选择子,光子将具有一个对应的费米子,称为光子,等等。轴距的另一种可能性是在1977年提出的,目的是解决夸克相互作用的微妙方面。

轴和超对称粒子都可能是低质量的玻色子,并且可以满足暗物质的需要。但是,如果存在任何一个,那么到目前为止还没有找到它们。尽管如此,这些轻质玻色子仍会在重力作用下与常规物质相互作用,因此,本项最新研究成为了现实。

华纳兄弟一些黑洞旋转非常快。

如果暗物质是由明亮的玻色子组成的,那么这些粒子将散布在整个宇宙中,包括黑洞附近。黑洞将在重力作用下捕获附近的玻色子,从而增加其质量。如果黑洞正在旋转,则暗物质颗粒的捕获也会趋于减慢其旋转速度。您可以想象在旋转木马的操场上孩子们。如果孩子们在旋转的旋转木马上跳了起来,由于增加了质量,旋转木马会稍微放慢速度。黑洞也是如此。

换句话说,暗物质玻色子会限制黑洞旋转的速度。研究小组意识到,较重的玻色子会更多地限制黑洞,而较轻的玻色子会减少对黑洞的限制。因此,他们研究了黑洞合并的LIGO和处女座数据,这些数据告诉我们黑洞合并之前的旋转速度。事实证明,其中一些黑洞旋转得如此之快,以至于排除了超轻暗物质玻色子的存在。根据这项研究,暗物质不能是轴或光超对称粒子。

因此,再次寻找暗物质并不是我们知道什么是暗物质,而是什么不是暗物质。这非常令人沮丧,并且可能令人兴奋,因为我们很快就用光了暗物质的选择。