黑洞|宇宙中真的存在暗物质吗？暗物质会是构成黑洞的元素吗？科学家|暗物质粒子

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关于暗物质粒子，目前认为有热暗物质和冷暗物质两种类型，热暗物质有大量非常轻的粒子组成，比如已经发现的中微子，它们运动速度非常快接近光速，有时候甚至会表现出超光速现象，因为运动速度快，因此它们可以携带大量能量，所以称它为热。与此对应的冷暗物质就是那些能量较低的，质量较大，运动比较缓慢的粒子，相对于已经发现的中微子这类的热暗物质，冷暗物质目前仍然没有在实验中观测到，只是可以通过超对称理论来预测，但是在目前的暗物质模型下，运动缓慢的冷暗物质才是暗物质的主力。
比如大质量弱相互作用粒子，它就是一种理论上存在的冷暗物质粒子，这种粒子因为具有相对比较大的质量，所以运动缓慢，因此容易聚集成团，这个也符合冷暗物质的特性。关于它可能有几个误解，一个是大质量弱相互作用粒子，它指的并不是某一种粒子，而是泛指具有这种特征的一类粒子。
它更像一个分类，至于是谁还不知道，比如最轻的超对称粒子，它就是比较热门的一种候选粒子。还有一点就是，这里的弱相互作用，并不一定单指四大基本力里的那个弱相互作用，它也可能是某种尚未被发现的，强度比较弱的相互作用，总之它不参与强合力和电磁力这些比较强的相互作用，这里大质量相互作用粒子，算是暗物质候选者中的传统正规军。
由于这类粒子的质量比较大，这意味着以现阶段粒子对撞机的能力，还是有可能发现它的，所以关于它的探测实验也是一直在进行中，虽然偶尔也取得了一些小的成果，比如发现了一些暗物质粒子存在的迹象，不过置信度相对来说还是偏低，所以整体来说目前还没有发现足够过硬的证据。
随后人们发现，某些情况下，电荷和宇称联合起来也不守恒，所以有时候宇称不守恒也带指cp破坏。但是奇怪的是cp破坏貌似只存在于电弱相互作用中，而在强相互作用中貌似并不成立，量子色动力学中的cp竟然总是守恒的，这就是粒子物理学中的一个未解之谜强cp问题。
关于强cp问题不了解也没有关系，你只要知道科学家通过引入轴子这个新粒子，就可以解决量子色动力学中的这个问题。而这个存在于理论中的轴子，从特性上来看非常符合暗物质的特性，所以人们也把它列入了暗物质的候选者队伍，和刚才说的大质量弱相互作用粒子不同，轴子的质量极其微小，小到只有电子的10亿甚至万亿分之一。正因为它极其微小的质量，就像不存在一样，所以在实验中很难直接观测到。
轴子和光子在强电子环境下，有一定几率会相互转化，于是科学家针对该特性设计了一种实验叫闪光穿墙。实验流程大概就是在墙的左侧，放置一个大功率的激光发射器，在墙的右侧放置一个极其灵敏的探测器，在墙的两侧都加上强磁场，然后就可以开始实验了。因为光子和轴子在强磁场下可以发生相互转化，所以当激光发射出来后，有些光子有一定几率会转变成轴子，因为轴子不参与电磁作用和强相互作用，所以不会被墙挡住，可以顺利穿过去，而轴子穿墙过去后。又经过了强磁场，这就可能把一些轴子又转变成了光子，从而被探测器捕捉到。虽然原理上很简单，但是轴子和光子的转化率非常低，所以实验真正做起来的话还是非常困难的。
【黑洞|宇宙中真的存在暗物质吗？暗物质会是构成黑洞的元素吗？】
于是科学家们将目光投向了太空中，因为要论极端环境，太空中是最不缺极端环境的，而且远比地球上人造的要更极端，比如太阳的内部不但光子足够多，而且具有超强的电子环境，所以太阳本身就是一个极好的天然轴子发生器。当从太阳过来的轴子经过地球磁场时，有一部分轴子会重新转化成特定的光子，这样就可以测量轴子信号了。