俄羅斯研究人員首次測量了宇宙自從大約 137 億年前，併計算出多達 5% 的暗物質可能已經惡化。
這項發現可以解釋物理學中最大的謎團之一——為什麼我們的宇宙似乎以與大爆炸後幾年略有不同的方式運作，並且還可以深入了解宇宙在未來如何繼續演化。
“現代宇宙和大爆炸後不久的宇宙的宇宙學參數之間的差異可以用暗物質比例減少的事實來解釋。”共同作者伊戈爾·特卡喬夫 (Igor Tkachev) 說道，來自莫斯科核子研究所。
“我們現在第一次能夠計算出可能損失了多少暗物質，以及不穩定成分的相應大小。”
這圍繞暗物質的謎團早在1920 世紀30 年代，天文物理學家和天文學家就首次提出這個問題，當時天文物理學家和天文學家觀察到星係以奇怪的方式移動，似乎受到的引力作用遠大於宇宙中可見物質和能量所能解釋的引力作用。
這種引力必須來自某個地方。因此，研究人員提出了一種新型的「暗物質」來描述造成他們所目睹的事物的無形品質。
截至目前，目前的假設表明宇宙由 4.9% 的正常物質（我們可以看到的物質，例如星系和恆星）組成，26.8% 為暗物質，68.3% 為，一種假設的能量類型，分佈在整個宇宙中，可能是宇宙膨脹的原因。
但即使宇宙中預期存在的大部分物質實際上是黑暗的，人們所知甚少關於暗物質——事實上，科學家們仍然無法證明它確實存在。
科學家研究暗物質的方法之一是檢查宇宙微波背景（CMB），有人稱之為「大爆炸的迴響」。 CMB 是大爆炸留下的熱輻射，使其有點像天文時間膠囊，研究人員可以用它來了解早期、新生的宇宙。
問題在於，與我們所知的現代宇宙中存在的參數相比，宇宙微波背景中控制宇宙運作方式的宇宙學參數（例如光速和引力的運作方式）似乎略有不同。
“這種差異明顯大於我們已知的誤差幅度和系統誤差，”特卡喬夫解釋說。 “因此，我們要么正在處理某種未知的錯誤，要么古代宇宙的構成與現代宇宙有很大不同。”
可能解釋為什麼早期宇宙如此不同的假設之一是“正在衰變的暗物質（DDM）假說－暗物質正慢慢從宇宙中消失的想法。
這正是特卡切夫和他的同事開始在數學層面上分析的內容，尋找自宇宙誕生以來暗物質可能衰變了多少。
該研究的主要作者德米特里·戈爾布諾夫（Dmitry Gorbunov）也來自核子研究所，解釋:
「讓我們想像暗物質由多種成分組成，就像普通物質一樣（質子、電子、中子、，光子）。其中一種成分由不穩定的粒子組成，具有相當長的壽命。
在氫形成的時代，大爆炸數十萬年後，它們仍然存在於宇宙中，但現在（數十億年後），它們已經消失，衰變成中微子或假設的相對論性粒子。那樣的話，氫形成時代和今天的暗物質數量將會有所不同。
為了得出一個數字，團隊分析了數據取自普朗克望遠鏡對 CMB 的觀測，並將其與 DDM 等不同的暗物質模型進行比較。
他們發現，DDM 模型準確地描述了現代宇宙中發現的觀測數據，而不是其他可能的解釋，解釋了為什麼我們今天的宇宙與大爆炸後的宇宙看起來如此不同。
該團隊將 CMB 數據與現代宇宙觀測研究進行比較，並對各種宇宙學效應進行糾錯，使研究更進一步——例如重力透鏡效應，由於重力可以彎曲光線，它可以放大空間區域。
最後，他們認為宇宙已經失去了介於兩者之間的某個地方2% 和 5%自大爆炸以來，由於這些假設的暗物質粒子隨著時間的推移而衰變，暗物質的數量不斷增加。
「這意味著在今天的宇宙中，暗物質的數量比複合時代少了 5%，」特卡喬夫總結道。
「我們目前無法確定這個不穩定部分衰變的速度有多快；即使現在，暗物質可能仍在解體，儘管那將是一個不同的、更加複雜的模型。”
這些發現表明，暗物質會隨著時間的推移而衰變，使宇宙以與過去不同的方式運動，儘管這些發現需要更多的外部研究才能得出結論。
即便如此，這項研究距離理解暗物質的本質、解決科學上最大的謎團之一——為什麼宇宙看起來像現在這樣，以及它未來將如何演化——又近了一步。
該團隊的工作發表於物理評論D。
