宇宙學家說，暗物質甚至可能比任何人想像的都很奇怪，他們建議這種神秘的物質佔宇宙質量的80％以上可以與自己互動。
“我們生活在一個海洋中暗物質，但我們對可能的情況一無所知。在一份聲明中說。
使用已知物理學來解釋暗物質的每一次嘗試都很短，因此Tanedo和他的合作者正在開發可能更好地匹配觀察結果的異國情調模型。他們問：如果暗物質通過在空間中運行的連續力與比我們通常三個更大的空間相互作用，該怎麼辦？這聽起來很瘋狂，但是他們的模型能夠更好地解釋與傳統簡單的暗物質模型相比，小星系中恆星的行為。所以值得一試。
小星系，大問題
儘管宇宙學家不知道暗物質的身份，但他們確實知道其某些特性。所有觀察結果表明，暗物質是由某種新的粒子製成的，以前是物理學不知道的。那個粒子氾濫，每個星係都佔其質量的80％以上。如果有的話，該粒子一定不能與光相互作用（否則我們現在都會在天文觀測中看到它）。而且，如果有的話，它不得與正常物質相互作用（否則我們會在粒子對撞機實驗中看到它）。
將這些屬性融合在一起，宇宙學家能夠構建對宇宙大型結構演變的複雜計算機模擬。這些模擬通常與一個有趣的警告匹配。暗物質的簡化圖片預測，小星系在其核心中應該具有很高的暗物質（宇宙學家稱為“ cusp”模型），但是觀察結果表明，暗物質密度相對平坦，因此必須均勻地散佈在整個小星系中（稱為“核心模型”）。
數十年來，這個“核心CUSP”問題一直是暗物質研究一邊的刺。一個成功的暗物質模型必須能夠說明大小星系的行為以及所有其他暗物質觀察結果。一種這樣的模型稱為自相互作用的暗物質，就像名稱所表明的那樣，它預測暗物質確實會與自身相互作用，這意味著暗物質粒子有時可以互相反彈，甚至互相殲滅。這種自我交流使高暗物質密度的區域平滑，將牙尖變成小星系中的核心。
問題的核心
問題解決了，對嗎？不完全：自我互動的暗物質模型難以匹配其他觀察結果，例如星系鏡頭（當重力從大量物質扭曲並放大了其背後的某些星系的光線以及早期宇宙中星系的生長。
但是，這些仍然表現不佳的模型是基於通過其中一種進行的已知物理互動大自然的四個基本力量。電子通過電磁力相互相互作用。夸克通過強力。等等。但是，如果簡單地將已知的物理學出口到暗物質領域，那麼也許是時候看看全新的力量了。
塔尼多（Tanedo）和他的合作者試圖做到這一點，並在6月1日發表的一篇論文中描述了他們的作品高能物理學雜誌。他們的新模型大大擴展了可能的相互作用的暗物質模型，從而使未知的力量能夠發揮作用。
塔內多在聲明中說：“過去兩年來我的研究計劃的目標是擴展暗物質'談話'與黑暗力量的想法。” “在過去的十年中，物理學家已經意識到，除了暗物質外，隱藏的黑色力量可能控制暗物質的互動。這些可能會完全改寫規則，以便人們如何尋找暗物質。”
Tanedo對暗物質的方法涉及兩個令人驚訝的功能。該模型不是連接暗物質顆粒的單一力，而是一個無限的新力量頻譜，全部共同起作用。第二，該模型需要額外的尺寸，因此需要一個四維的空間。
在宇宙之外思考
無限的力頻譜，每種力量由具有不同質量的新粒子表示，在構造深色物質顆粒如何相互作用的理論時，可以具有很大的靈活性。儘管在日常物理學世界中，沒有與這樣的理論相對應，但天體物理學家已經知道，暗物質不一定會按照通常的規則發揮作用。
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在解釋已知物理學的理論中，當兩個粒子相互相互作用時，它們通過交換一種攜帶力的粒子來做到這一點。例如，兩個電子通過交換光子互相反彈電磁力。但是，這個新模型取代了該相互作用的連續性或頻譜的單個相互作用，所有這些都共同努力使相互作用結合起來。
塔尼多在聲明中說：“我的研究計劃針對我們對粒子物理的假設之一：粒子的相互作用是通過更多顆粒的交換很好地描述的。” “儘管對於普通物質來說是正確的，但沒有理由假設對於暗物質。它們的相互作用可以通過交換粒子的連續體描述，而不僅僅是交換單一類型的力粒子。”
至於增加額外的維度，Tanedo的團隊借用了其他高能粒子物理學理論中使用的技巧。通過出色但尚未完全證明的概念，稱為廣告/CFT對應（“廣告”代表反DE保姆，這是一種時空，“ CFT”代表共形場理論，這是量子理論的類別），在我們正常的3D空間中難以解決的某些物理問題在擴展到四維空間時很難解決。
通過採用這種數學技巧，Tanedo和他的合作者能夠解決暗物質之間的力量如何相互作用。然後，他們可以將結果轉化為空間的三個維度，並對這些力在真實宇宙中的運作方式做出預測。他們發現，這些力量的行為與我們習慣的自然力量有所不同。
塔尼多說：“對於我在入門物理學課程中教授的引力或電力，當你將兩個粒子之間的距離加倍時，您將力量減少了四倍。” “另一方面，連續力減少了多達八個。”
對暗物質顆粒之間的自我交流的這種修改使研究人員能夠構建與小星系觀測相匹配的模擬，從而使它們具有“核心”類似的暗物質概況，而不是在傳統的暗物質模型中看到的“ cuspy”。這些結果類似於其他自我相互作用的暗物質模型，這些模型也可能繁殖類似核心的中心，但是該理論來自一個全新的理論方向，可能會帶來其他觀察後果。
因此，有很多工作要做。宇宙學家使用暗物質在各種尺度上解釋了整個宇宙的許多不同觀察結果。進一步的工作將揭示這種異國理論是否與我們看到的宇宙相匹配。
編者註：本文已更新，以表明其他模型還可能重現“核心狀”中心，而不是cuspy的中心，如先前所述。
最初發表在現場科學上。
