暗物质粒子聚合成星系圆盘的“王牌碟中碟”

新型的暗物质可能由“暗原子”构成，神秘的暗物质占到宇宙物质总成分的大部分，但暗物质看不见，也不可触摸，暗物质可能分解为分子和原子，组成暗分子的暗原子继续分解为暗质子和暗中子等。物理学家普遍认为，暗物质在人们的感知能力之外，占到宇宙物质总和的六分之五。人们感觉不到暗物质的存在，但能观测到暗物质的引力效应，间接地发现暗物质的实在性，暗物质引力实际上在恒星和星系的运动中发挥了关键作用。

暗物质可能由某种特定的物质粒子构成，除了和普通宇宙物质产生了引力作用以外，暗物质粒子粒子不与其它任何形式的力发生相互作用或双方的作用力极其微弱，人们几乎探测不到这种微弱的作用力。暗物质粒子与光子不产生任何的相互作用，人们因此看不到或触摸不到暗物质的存在，科学家目前对暗物质的奇异性知之甚少，在暗物质粒子之间发生的碰撞十分罕见。

所有的暗物质粒子似乎不止有一种的形态或特性，物理学家设想了一类暗物质粒子，它们占到所有暗物质总和的五分之一，这一比例和可见的普通物质在宇宙总物质成分的占比几乎相同。哈佛大学的安德烈·卡茨研究员认为，没有充足的理由表明，宇宙中所有的暗物质粒子只有一种类型。物理学家设想的新型暗物质粒子在理论上由重的“暗质子”和轻的“暗电子”构成，这种暗物质的相互作用比其它类型的暗物质粒子更加频繁。新型的暗物质粒子组成了暗原子，而暗质子和暗电子的作用力通过所谓的暗光子传播。

“暗质子”和“暗电子”产生了“暗电磁力”，就像可见的普通物质中质子和电子通过光子传播产生了电磁力，原子核和电子在相互作用中形成了原子，原子和分子组成了人们可以感受和触摸到的普通物质，而“物质化生存”是人类社会生活的基础。“暗原子”只是可能性的存在，通过暗原子的相互作用或暗原子的化学反应，人们可能建立一门“暗化学”，可见的普通物质实际上通过原子的相互作用产生了化学反应。

暗质子和暗电子可能在相互作用中逐步失去了一部分能量，当暗粒子能量下降到特定的数量级时，暗原子可能凝聚成团块，在星系周围组成一个平展的碟形圆盘，就像可见的普通物质粒子在引力作用下组成一个碟状的原行星盘，在蝶形的原行星盘内诞生了行星和恒星。碟形暗物质圆盘呈现大致的球形，在星系周围形成了晕圈或“暗物质晕”。碟状暗物质圆盘和可见普通物质的碟状圆盘出现了重合，构成了奇特“碟中碟”的圆盘结构。

科学团队引进了暗物质圆盘的结构概念，星系因此拥有了两个圆盘结构或双重圆盘，一个是明的圆盘，由普通的物质原子组成；一个是暗的圆盘，由暗物质原子组成。在明暗双重圆盘结构的概念上，由哈佛大学的卡茨带领的科学团队构想了由暗物质占主导地位的星系的双重圆盘模型，加州理工学院的理论物理学家肖恩·卡罗尔发表了“局外人”评价，他认为由暗物质主导的双重圆盘概念十分新颖，科学团队的构想开创了暗物质物理学的新奇领域。暗物质结构可能十分复杂，但生动有趣，可能类似于某些普通物质的物理特性。

卡罗尔和同事早些时候提出了“暗物质粒子电磁力”概念，可能存在暗物质电磁力，暗电磁作用可能十分像普通物质电磁力在长距离的表现，暗物质电磁力可能同样是长程力，暗物质粒子可能同样有正电荷和负电荷不同。科学团队的暗物质结构模型包含了辐射性，按照暗辐射模型的推导，可能有暗磁场和其它有趣的物理现象。更多种类的暗物质粒子有待深入研究。在卡茨团队构建了暗物质模型，其中只有一种类型的暗物质粒子，新型的暗物质粒子进一步组成了暗原子和暗化学的世界。

由暗物质原子构成了碟状圆盘体，“暗圆盘”对恒星和星系产生了引力作用，存在被太空探测器发现的可能，欧航局的盖亚太空天文台预计近期发射升空，盖亚天文台的主要使命是绘制银河系大约10亿颗恒星的图谱。卡茨自信地解释说，盖亚天文台可能第一次探测到由暗物质构成的碟状圆盘，暗物质的形成比普通物质慢得多，地球、太阳和其它的大质量天体受到了暗物质粒子不可忽略的影响，由太阳捕获的暗物质粒子出现了湮灭现象，产生了中微子流，当中微子流到达地球时，物理学家在南极“冰立方”天文台的帮助下可能捕获大量的中微子。

卡茨团队有一个大胆的推测，除了可能的暗质子和暗电子，还可能有暗物质的反粒子，“暗反电子”对应了“暗电子”，“暗反质子”对应了“暗质子”等。暗物质粒子和暗反物质粒子可能在碰撞中释放伽玛射线，通过高能望远镜可以发现宇宙中最高能量的射线。暗原子可能形成由暗等离子体组成的气体云，气体云产生了波纹，可能影响了早期宇宙的形成，在目前的大尺度宇宙中，天文学家可能发现由气体云波纹产生影响的痕迹。

新型的暗物质粒子有力和磁场的特性，理论物理学家开发的新型物理学模型有特别重要的理论价值。物理学领域充满了奇妙性和多样性，好似一个空间开阔的运动场，天体物理学最困难的部分是如何正确地理解暗物质的演变过程，暗物质粒子在演变中可能形成了簇团的形式，其中有一个隐形的碟状圆盘。电磁场特性在可见的普通物质中是一个十分艰难的研究课题。暗物质电磁场概念显得深不可测，可见物质电磁场和暗物质电磁场可能组合为“混合场”，物理学和天体物理学的研究变得扑朔迷离，混合场是一个艰深而有趣的物理概念。

（编译：2021-6-18）

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