新研究表明，暗物質不能太重，否則可能會破壞我們最好的宇宙模型。
我們有大量證據表明宇宙中正在發生一些可疑的事情。恆星在星系內繞軌道運行的速度太快了。星系在星團內移動得太快了。結構增長和演化太快。如果我們只計算我們能看到的物質，那根本就不夠來解釋所有這些行為。
暗物質的身份仍然是個謎，因為旨在探測雜散、罕見的碰撞的實驗未能發現任何結果。但這些實驗的重點是針對特定的質量範圍：大約 10 至 1,000 吉電子伏 (GeV)。 （1 GeV 相當於 10 億電子伏特。）這屬於已知最重粒子的範圍，例如 W 玻色子和頂夸克。幾十年來，理論家們一直青睞這個質量範圍，因為它的幾個簡單擴展粒子物理學預測了這種粒子的存在。
然而，因為我們還沒有發現任何東西，所以我們開始懷疑暗物質是否可能比我們想像的更輕或更重。但根據一項新的研究，較重的暗物質會遇到一些嚴重的問題紙發佈到預印本數據庫 arXiv。
問題是暗物質有時確實與正常物質相互作用，即使很少。但在早期宇宙中，當宇宙溫度更高、密度更大時，這些相互作用更加頻繁。最終，隨著宇宙的膨脹和冷卻，這些相互作用減慢然後停止，導致暗物質“凍結”並在背景中保持沉默。
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雖然潛在暗物質候選者的模型有很多很多，但許多模型通過涉及暗物質的交換與常規粒子相互作用。- 一種基本粒子，它與幾乎所有其他粒子相互作用，並通過這些相互作用使這些粒子具有質量。
我們知道希格斯玻色子的質量：大約 125 GeV。研究人員發現，這個質量為大多數暗物質候選者的可能質量設定了基本上限。
問題在於物理學中的所有相互作用都是雙向的。希格斯玻色子既與暗物質又與常規物質對話，並且在許多模型中調解它們之間的相互作用。但這兩種物質也會與希格斯粒子發生反應。這些相互作用表現為希格斯玻色子質量的輕微改變。
對於標準模型粒子，我們可以計算這些校正和反饋相互作用，這就是理論學家在檢測到希格斯玻色子之前預測其質量的方法。
研究人員發現，如果暗物質粒子的質量大於幾千吉電子伏，那麼它對希格斯質量的貢獻將非常重要，使其偏離其觀測值。由於希格斯粒子對於確定許多其他基礎物理學至關重要，因此它基本上會完全關閉粒子相互作用。
然而，有可能繞過這個限制。暗物質可能根本不與常規粒子相互作用，或者這種相互作用可能通過某種不涉及希格斯粒子的奇異機制發生。但這些模型很少且相距甚遠，並且需要大量的微調和額外的步驟。
或者暗物質可能比我們想像的要輕。如果我們認為重暗物質不是一個可行的候選者，那麼當我們繼續了解宇宙的這個神秘組成部分時，我們可以將我們的努力集中在另一個方向。人們對軸子、超輕粒子的興趣已經激增，軸子是一些粒子物理模型中預測的超輕粒子，可能是可行的暗物質候選者。
在實驗方面，如果這個結果得到證實，並且仍然是對暗物質粒子質量的廣泛限制，我們可以改進和重新設計我們的實驗，以尋找低質量而不是高質量的粒子。
最初發佈於太空網。
