Brian Koberlein，今日宇宙
夸克和轻子是费米子，而力载体是玻色子
学分:费米实验室 暗物质的性质继续困扰着天文学家
随着对暗物质粒子的搜索继续一无所获，完全抛弃暗物质模型是很有诱惑力的，但这种物质的间接证据仍然很强
那是什么？一个团队有了一个想法，他们已经公布了第一次搜索的结果
暗物质的条件意味着它不可能是规则物质
规则的物质(原子、分子等)很容易吸收和发光
即使暗物质是冷得几乎不发光的分子云，它们吸收的光仍然可以看见它们
它们看起来像银河平面附近常见的黑暗星云
但是它们还远远不足以解释我们观察到的暗物质的影响
我们也排除了中微子
它们与光没有强烈的相互作用，但是中微子是一种“热”暗物质，因为中微子的运动速度接近光速
我们知道大多数暗物质一定是缓慢的，因此是“冷的”
“所以如果暗物质存在，那一定是别的东西
在这项最新的工作中，作者认为暗物质可能是由被称为标量玻色子的粒子组成的
所有已知的物质都可以分为两大类，即费米子和玻色子
粒子属于哪一类取决于一种称为自旋的量子特性
电子和夸克等费米子具有1/2或3/2等分数自旋
光子等玻色子具有1或0等整数自旋
任何自旋为0的粒子都是标量玻色子
中子星中夸克核心的图示
信用:科学信息技术中心 虽然这看起来是一个微不足道的区别，但当这两种粒子以大的群体聚集在一起时，它们的行为会有很大的不同
费米子永远不能占据同一个量子态，所以当你试图把它们挤在一起时，它们会反推
这就是白矮星和中子星存在的原因
重力试图将电子或中子推在一起，但费米压力如此之大，以至于它可以抵抗重力(在一定程度上)
另一方面，玻色子占据相同的状态是非常快乐的
因此，如果你过冷一堆玻色子(比如氦-4)，它们就能稳定在一个被称为玻色-爱因斯坦凝聚体的奇怪量子物体中
唯一已知的标量玻色子是希格斯玻色子
鉴于希格斯粒子已知的性质，它不可能是暗物质，但一些理论提出了其他标量玻色子
这些物质不会与光强烈相互作用，只会与重力相互作用
由于光不能显著加热它们，随着时间的推移，这些标量玻色子会冷却并坍缩成大云
因此，也许暗物质是由大量弥散的标量玻色子云组成的
这是一个有趣的想法，但是你怎么能证明呢？事实证明，由于标量玻色子在引力作用下相互作用，它们也与引力波相互作用
根据它们的质量，标量玻色子也可能通过发射引力子而衰变
因此，标量玻色子可以产生具有相似频率的持久引力波
这是相当于微弱嗡嗡声的引力
因此，研究小组研究了来自LIGO和处女座的引力波数据
他们寻找20至600赫兹范围内的重力嗡嗡声的证据，但什么也没有发现
基于他们的工作，作者得出结论，在我们的星系中没有年轻的标量玻色子云
在距离地球3000光年的范围内也没有古老而寒冷的标量玻色子云
这项研究没有完全排除标量玻色子，但它确实对这一想法提出了一些强烈的限制
现在，这似乎是暗物质的故事
在探索它是什么的过程中，我们不断发现它不是什么
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