暗物质有电荷吗？在上面这张由哈勃太空望远镜拍摄的照

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在上面这张由哈勃太空望远镜拍摄的照片中，Abell 3827星系团中暗物质的分布呈蓝色轮廓线。

暗物质有电荷吗?以前没有人真正想过，但是研究人员正在研究的一些暗物质粒子可能确实具有小电荷，并且它们存在通过电磁力与正常物质相互作用的可能性。

朱利安·穆尼奥斯(Julian Munoz)是马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的理论宇宙学家，他与合作伙伴阿维·勒布(Avi Loeb)一起主持了一项新的研究，他是哈佛-史密森天体物理中心(CfA)的理论物理学家和教授，他们试图确定一些暗物质粒子是否带有少量电荷。

“你听说过电动汽车和电子书，但现在我们谈论的是电暗物质，”穆尼奥斯在CfA的一份声明中说。“然而，这种电荷是最小的。”

认为暗物质可能带电的想法似乎太奇怪了，根本不可能是科学幻想。根据这份声明，穆尼奥斯和勒布的新想法从先前的研究中获得灵感，研究暗物质粒子是否可能带有电荷。

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天文学家通过它对其他物体的引力，间接地描绘了暗物质。

澳大利亚Murchison无线电天文观测站的合作研究项目“全球EoR信号实验”(EDGES)的实验激发了Munoz和Loeb研究电暗物质的可能性。今年2月，科学家们宣布，他们发现了宇宙中最早形成的恒星发出的无线电信号。

流行的理论认为，当第一代恒星发出紫外光时，这些光与恒星之间的冷氢原子相互作用，从而使它们吸收宇宙微波背景辐射(CMB)。EDGES小组声称已经找到了CMB吸收的证据，尽管其他科学家还没有证实这一发现。EDGES小组还发现这些氢原子的温度是他们预期的一半。

穆尼奥斯和勒布解释说，这些发现，特别是氢原子的异常低温，可能是暗物质和正常物质相互作用的证据。

“如果EDGES在这段时间里探测到比预期更冷的氢气，那又如何解释呢?”一种可能性是氢被暗物质冷却。

Loeb在声明中说:“我们正在限制暗物质粒子携带微小电荷的可能性——相当于一个电子的百万分之一——通过来自宇宙的可测量信号。”然而，这个团队还没有办法证明这个理论，因为“即使是用最大的粒子加速器也无法观测到如此微小的电荷。”穆尼奥斯和勒布进一步解释说，在宇宙早期，正常物质的运动速度会非常缓慢，而带电粒子在缓慢运动时更容易散射。因此，如果一些暗物质粒子带电，正常物质和暗物质会相互作用非常强烈，而这些由带电暗物质粒子引起的相互作用可能会导致氢原子的冷却，足以解释边缘团队发现的低温。

一些天文学家对EDGES的结果提出质疑，但穆尼奥斯和勒布将继续探索这项研究如何提高我们对暗物质的理解。

Loeb在声明中表示，“无论你如何解释EDGES的结果，我们都可以通过我们的研究来讲述一个基本的物理故事。”暗物质的性质是科学中最大的谜团之一，我们需要利用任何相关的新数据来解决它。

尽管Munoz和Loeb还不能用直接观察来证明他们的理论，如果少量的暗物质确实有微弱的电荷，这可能有助于解释EDGES数据并支持其他暗物质研究的发现。

这项研究发表在周三(5月30日)的《自然》杂志上。