俄罗斯研究人员首次测量了宇宙自从大约 137 亿年前，并计算出多达 5% 的暗物质可能已经恶化。
这一发现可以解释物理学中最大的谜团之一——为什么我们的宇宙似乎以与大爆炸后几年略有不同的方式运作，并且还可以深入了解宇宙在未来如何继续演化。
“现代宇宙和大爆炸后不久的宇宙的宇宙学参数之间的差异可以用暗物质比例减少的事实来解释。”共同作者伊戈尔·特卡乔夫 (Igor Tkachev) 说道，来自莫斯科核研究所。
“我们现在第一次能够计算出可能损失了多少暗物质，以及不稳定成分的相应大小。”
这围绕暗物质的谜团早在 20 世纪 30 年代，天体物理学家和天文学家就首次提出这个问题，当时天体物理学家和天文学家观察到星系以奇怪的方式移动，似乎受到的引力作用远大于宇宙中可见物质和能量所能解释的引力作用。
这种引力必须来自某个地方。因此，研究人员提出了一种新型的“暗物质”来描述造成他们所目睹的事物的无形质量。
截至目前，目前的假设表明宇宙由 4.9% 的正常物质（我们可以看到的物质，例如星系和恒星）组成，26.8% 为暗物质，68.3% 为，一种假设的能量类型，分布在整个宇宙中，可能是宇宙膨胀的原因。
但即使宇宙中预计存在的大部分物质实际上是黑暗的，人们知之甚少关于暗物质——事实上，科学家们仍然无法证明它确实存在。
科学家研究暗物质的方法之一是检查宇宙微波背景（CMB），有人称之为“大爆炸的回声”。 CMB 是大爆炸留下的热辐射，使其有点像天文时间胶囊，研究人员可以用它来了解早期、新生的宇宙。
问题在于，与我们所知的现代宇宙中存在的参数相比，宇宙微波背景中控制宇宙运行方式的宇宙学参数（例如光速和引力的运行方式）似乎略有不同。
“这种差异明显大于我们已知的误差幅度和系统误差，”特卡乔夫解释说。 “因此，我们要么正在处理某种未知的错误，要么古代宇宙的构成与现代宇宙有很大不同。”
可能解释为什么早期宇宙如此不同的假设之一是“正在衰变的暗物质（DDM）假说——暗物质正在慢慢从宇宙中消失的想法。
这正是特卡切夫和他的同事们开始在数学层面上分析的内容，寻找自宇宙诞生以来暗物质可能衰变了多少。
该研究的主要作者德米特里·戈尔布诺夫（Dmitry Gorbunov）也来自核研究所，解释：
“让我们想象暗物质由多种成分组成，就像普通物质一样（质子、电子、中子、，光子）。其中一种成分由不稳定的粒子组成，具有相当长的寿命。
在氢形成的时代，大爆炸数十万年后，它们仍然存在于宇宙中，但现在（数十亿年后），它们已经消失，衰变成中微子或假设的相对论粒子。那样的话，氢形成时代和今天的暗物质数量将会有所不同。”
为了得出一个数字，团队分析了数据取自普朗克望远镜对 CMB 的观测，并将其与 DDM 等不同的暗物质模型进行比较。
他们发现，DDM 模型准确地描述了现代宇宙中发现的观测数据，而不是其他可能的解释，解释了为什么我们今天的宇宙与大爆炸后的宇宙看起来如此不同。
该团队将 CMB 数据与现代宇宙观测研究进行比较，并对各种宇宙学效应进行纠错，从而使研究更进一步——例如引力透镜效应，由于重力可以弯曲光线，它可以放大空间区域。
最后，他们认为宇宙已经失去了介于两者之间的某个地方2% 和 5%自大爆炸以来，由于这些假设的暗物质粒子随着时间的推移而衰变，暗物质的数量不断增加。
“这意味着在今天的宇宙中，暗物质比复合时代少了 5%，”特卡乔夫总结道。
“我们目前无法确定这个不稳定部分衰变的速度有多快；即使现在，暗物质可能仍在解体，尽管那将是一个不同的、更加复杂的模型。”
这些发现表明，暗物质会随着时间的推移而衰变，使宇宙以与过去不同的方式运动，尽管这些发现需要更多的外部研究才能得出结论。
即便如此，这项研究距离理解暗物质的本质、解决科学上最大的谜团之一——为什么宇宙看起来像现在这样，以及它未来将如何演化——又近了一步。
该团队的工作发表于物理评论D。
