感謝重力，至少我們知道存在。我們也知道它的含量極為豐富，約佔宇宙所有物質的 85%。
但除此之外，我們還一無所知。我們不知道暗物質是什麼，也不知道它來自哪裡，如果它是由某種弱相互作用的物質形式組成的，我們仍然無法直接探測到它的單一粒子。
根據美國科爾蓋特大學兩名研究人員的理論研究，即使使用更新的、高度靈敏的檢測方法，我們仍然未能揭開暗物質的面紗，這值得我們重新思考這種神秘物質的性質和潛在起源。
而不是從中脫穎而出研究的作者寫道，與普通重子物質一樣，暗物質可能在其「黑暗大爆炸」中稍晚出現。現在它可能居住在一個大部分與我們可見區域分離的黑暗區域，僅透過重力相互作用。
到目前為止，重力告訴我們，我們對暗物質知之甚少。我們稱這種物質為幽靈黑暗的物質之所以重要，是因為它不與光或其他電磁輻射相互作用，使我們看不見它。
然而，考慮到它對星系和星系團的引力影響，再加上其他線索，例如它對宇宙背景輻射的影響，我們有強有力的證據證明暗物質的存在。我們對幾乎所有其他事情仍然一無所知，包括它是什麼以及它來自哪裡。
對暗物質的搜尋主要集中在，或 WIMP。這些假設的基本粒子將透過其中的兩個相互作用：重力和弱核力（但不是電磁力或強核力）。
數十年的搜尋並未證實弱相互作用粒子的存在，這稍微削弱了它們的吸引力，並取代了更多科學興趣對暗物質的其他可能解釋。
“隨著 WIMP 繼續逃避檢測，考慮與可見區域強烈脫鉤的暗區域變得越來越重要，”寫這項新研究的作者是物理學家科斯明·伊利（Cosmin Ilie）和本科生研究員理查德·凱西（Richard Casey）。
2023 年，另外兩名研究人員——德克薩斯大學奧斯汀分校的凱瑟琳·弗里斯和馬丁·溫克勒——建議的一個有趣的理論：也許暗物質是在第二次大爆炸中與最初的宇宙膨脹分開形成的，他們稱之為「黑暗大爆炸」。
這將挑戰許多科學家目前對這個關鍵時代的設想，即宇宙中的所有物質和輻射（包括暗物質，無論它是什麼）都源自於同一物理學領域。
然而，根據弗里斯和溫克勒的說法，暗大爆炸與暗物質的證據是一致的——只要它發生得及時，在第一次大爆炸後大約一個月內。
在這種情況下，暗物質粒子是由僅與暗區或隱藏區耦合的量子場的衰變產生的；超出我們當前物理學知識的假設的粒子和力分類。
黑暗大爆炸將釋放一階宇宙相變在黑暗區域中，與我們可見區域在第一次大爆炸後經歷的現實轉變相比較，它將真空能量轉化為輻射和粒子的熱等離子體。
在他們的新研究中，伊利和凱西深入研究了這個想法，探索其可行性並測試了一系列與現有實驗數據相符的不同的黑暗大爆炸場景。
他們的工作有助於加強弗里斯和溫克勒提出的案例，不僅證實了黑暗大爆炸的可能性，而且還全面評估了此類事件可能展開的方式範圍。
在他們的發現中，伊利和凱西揭示了一系列先前未經檢驗的暗物質黎明的潛在參數。他們還提出了進一步測試這一概念的選項，包括可能存在可檢測到的痕跡——例如– 這些情況都留下來了。
「探測黑暗大爆炸產生的重力波可以為這種新的暗物質理論提供重要的證據，」伊利說。
他指出，雖然暗物質似乎不太可能輕易放棄它的秘密，但我們有理由樂觀地認為我們將解決這個宇宙之謎。
「透過目前的實驗，例如國際計時陣列 (IPTA) 和平方公里陣列 (SKA) 即將出現，我們可能很快就會有以前所未有的方式測試該模型的工具，」Ilie說。
例如，NANOGrav 研究合作（IPTA 的一部分）的研究人員於 2023 年宣布，他們發現了證據重力波背景在宇宙中。
伊利和凱西說，這可能有助於測試暗大爆炸的概念，為進一步研究奠定基礎，最終可能為暗物質帶來一些線索。
該研究發表於物理評論D。
