为何暗物质越来越少？能量低就会被宇宙“冰封”淘汰暗物质听起来似乎神秘莫测、遥不可及。

暗物质听起来似乎神秘莫测、遥不可及。其实，你随意抬起手的一瞬间，就有可能碰触到无数神秘的暗物质。
暗物质看不见、摸不着，但在以往的研究中，又有许多证据证实其在宇宙中普遍存在。长久以来，无数学者对暗物质展开研究，但关于暗物质粒子的物理性质及其在早期宇宙中的起源，科学家仍旧知之甚少。
【为何暗物质越来越少？能量低就会被宇宙“冰封”淘汰】11月4日，据国外媒体报道，来自澳大利亚墨尔本大学、欧洲核子中心、美国莱斯大学等的研究人员组成的国际研究团队，提出了一种关于暗物质的新观点。他们认为，宇宙大爆炸时期，等离子体一级相变如同一张滤网， “过滤”掉了大部分暗物质，仅有少数暗物质留存下来，才演变成当今宇宙的“暗物质地图” 。
宇宙早期暗物质比现在多得多
要了解这项研究，需要从宇宙大爆炸学说讲起。科学家推测，宇宙混沌之初，世界万物皆起源于一个致密炽热的奇点，随后宇宙不断膨胀，就像发生了一次大爆炸。近140亿年间，弥漫着等离子体的宇宙不断变冷，物质密度也不断变低。
目前的天文观测证据显示，暗物质在整个宇宙中所占的组分大约是22% 。或许有人会惊叹于当今宇宙暗物质占比之大。但事实上，以往研究表明，暗物质在早期宇宙时的占比更大。
为什么暗物质变少了？该研究认为，低能量的暗物质被“过滤”掉了。
“我们认为，暗物质并非宇宙中等离子体逐渐冷却的结果，而是由等离子体一级相变（FOPT）突然触发的产物。在这一相变过程中，暗物质粒子获得了质量，而低能量粒子则从等离子体中被‘过滤’出去了。 ”文章第一作者、澳大利亚墨尔本大学物理学院研究人员贝克在文章中写道。
北京大学物理学院研究员刘佳在接受科技日报采访人员采访时表示，大爆炸后的早期宇宙充斥着各种各样的粒子，包括如今我们看得见的粒子；也包括看不见的粒子，比如暗物质。
如果将宇宙看成是一锅汤，早期宇宙随处可见的等离子体就是这锅汤的主要组成部分。各种粒子就像是汤中的牛羊肉、丸子、胡萝卜块等食材，暗物质也是食材之一，好比羊肉块。
假如这口宇宙大锅在某一时刻突然降温，热气腾腾的水发生了相变，于是这锅汤从某些地方开始结冰，最终冰块延展到整个锅，就成了我们现在所看到的宇宙。
“日常生活中，让水中的羊肉进入到已经结冰的汤中绝非易事。同理，早期宇宙中暗物质想要进入到已经相变的等离子体‘气泡’中也没那么容易，只有高能量的暗物质可以进去。 ”刘佳进一步解释，在宇宙“由水变成冰”的过程中，只有能够顺利进入到“冰”中的暗物质才会被保存下来，成为我们现在能够预测到的暗物质。也就是说，早期宇宙等离子体的相变过程就像是筑起了一道闸门，只有极少数高能量暗物质能够顺利保存下来，而那些占大多数的低能量暗物质则被拒之门外，或转化为如今我们能够看得见的粒子，或以其他不为人知的方式消失，遍寻不见。
突破限制高能量暗物质更易“存活”
“这是一个非常有趣新颖的观点。 ”刘佳表示，该机制突破了100万亿电子伏（TeV）的热退耦机制（freeze-out）中暗物质的幺正限制，为超重暗物质提供了一种新的产生机制。
热退耦机制，是暗物质起源的主流观点之一。在宇宙最初高温的时候，粒子之间碰撞概率很高，此时暗物质与普通粒子可以相互转换，二者处于热平衡的状态。比如， 2个暗物质粒子可以转换成2个普通粒子，反之亦然。
随着宇宙膨胀，温度逐渐降低，粒子之间的间隔逐渐变远。这时， 2个暗物质粒子还是可以转换成2个普通粒子，但2个普通粒子却不能再转换成2个暗物质粒子了。因为普通粒子的能量与温度相关，宇宙变冷了，它们的能量也相应下降了，不能再支撑其与暗物质等比转化。这就解释了暗物质数量为何由多变少。另一方面，由于粒子间碰撞的概率降低，这种转换的机会也少了，所以经过百亿年的演变，暗物质数量逐渐固定下来。

为何暗物质越来越少？ 能量低就会被宇宙“冰封”淘汰

为何暗物质越来越少？能量低就会被宇宙“冰封”淘汰