暗物质“历史的天空”由冷暗量子流体铺就

在《自然》杂志发表的一篇文章重新解释了暗物质的属性，对暗物质属性的重新认识开启了新物理学领域的可能，暗物质被认为是非常冷的量子流体，它主导了整个宇宙的形成和结构，在宇宙学的意义上，冷暗物质是某种未知形态的物质粒子，它们的运动速度要比光子慢很多，冷暗物质粒子和电磁辐射只能发生微弱的相互作用。我们的宇宙仅有少量由重子构成的物质，重子物质组成了宇宙的恒星、行星和生命的组织，除了少量的重子物质，其它类型的物质占到了宇宙总物质成分的95%以上，它们是科学家一直在寻找的暗物质和暗能量。

描述冷暗物质的物理学理论很好地解释了可见宇宙的进化，从宇宙最初的形态演化为目前的构造体系，从原子聚集为分子，从分子聚集为团块和星云，从星云浓缩成星系和星系群，宇宙“马不停蹄”地从微观尺度扩展为宏观尺度。如果人们对一个膨胀宇宙的观测和理解是正确的，那么在解释宇宙进化的原因时，过去的任何物理学和宇宙学的理论都有这样和那样的问题，没有找到令人满意的对特定观测结果进行合理解释的答案。

西班牙的科学家布罗德赫斯和同事对暗物质的性质重新给出了解释，在宇宙进化的研究领域投射了科学认识的光芒。布罗德赫斯特是巴斯克科学基金会的一名研究人员，在他的主持和指导下，科学团队开发了有关星系形成的计算机模型，他们在模拟版本的指导下对冷暗物质的属性和功能进行了重新阐释，冷暗物质被看成是“博斯——爱因斯坦凝聚体”，超轻量的玻色子组成了冷凝物，它们和玻色子一样具有量子波函数的特性，当暗物质分布到整个时空时，天文大尺度的时空产生了波动性。

冷暗物质的扰动理论被应用于对所有星系演变的解释，大的暗物质驻波被物理学家称为孤波，暗物质的孤波理论对在普通矮星系中观测的一种令人不解的核心现象进行了解释。布罗德赫斯特指导了一个科学小组，对星系形成相对较晚的原因进行了研讨，他们的研究成果与暗物质粒子的标准模型理论有所不同，科学团队开展了一次尝试，先是以新模拟的版本为基础预测了结论，后是和哈勃太空望远镜的观测结果进行一番比较。

科学团队的研究方法带来了希望和挑战，他们期待一种理论预测的可能性，新的理解方式是将暗物质视为非常冷的量子流体物，在理论模型的基础上重新理解支撑和主导宇宙的结构和体系。布罗德赫斯特几次在知名的《自然》杂志发布研究的成果，2012年，星系在早期宇宙的再电离时期如何形成？罗德赫斯特参加了这项过去从未探索的课题研究，他和当时的同事将研究视角伸向了在宇宙诞生之后形成的第一代星系。

汤姆·布罗德赫斯特在英国杜伦大学获得了物理学博士学位，在2010年加入了西班牙的巴斯克科学基金会，他的学术访问活动十分活跃，学术足迹遍及英国、美国、德国、以色列、日本等国家和地区。布罗德赫斯特迄今为止在世界主要的科学杂志发表了184篇科学论文，他的论文被同行引用了11800次，布罗德赫斯特是一位在天体物理学领域有很大影响力的科学人士，他的科学研究领域集中在观测宇宙学、暗物质物理学和星系进化等领域。用暗物质理论解释星系的形成，这是科学界遭遇的主要难题之一。

（编译：2014-9-18）