暗物质是一种难以捉摸的物质，占据了宇宙的大部分质量，它是由大爆炸后出现的、被称为“引力子”的大质量粒子组成的。
（译者注：暗物质是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇宙中26%的物质含量。暗物质无法直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力。）
一项新的理论认为，这些粒子可能是来自其他维度的“宇宙难民”。研究人员的计算表明，这些粒子的数量正好与暗物质吻合。
“大质量的引力子是由早期宇宙中的普通粒子碰撞产生的，这一过程被认为是非常罕见的，因此大质量的引力子不可能成为暗物质的‘候选人’。”该研究的合著者、法国里昂大学的物理学家贾科莫·卡恰帕利亚告诉记者。
但在一项发表在《物理评论快报》杂志上的新研究表明，早期宇宙中已经产生了足够多的引力子，足以解释所有我们目前在宇宙中探测到的暗物质。
研究发现，如果引力子存在，它们的质量将小于1兆电子伏——不超过电子质量的两倍。
这个质量水平远低于希格斯玻色子产生普通物质质量的尺度——这是模型产生足够数量的希格斯玻色子来解释宇宙中所有暗物质的关键（译者注：希格斯玻色子[Higgs boson]，别称上帝粒子[God particle]，是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。它是标准模型中最后一种未被发现的粒子，它可以帮助解析为何其它粒子会有质量）。相比之下，根据美国国家标准与技术研究所的数据，已知的最轻粒子中微子的重量不到2电子伏，而质子的重量约为940兆电子伏。
该团队在寻找宇宙其他维度时发现了这些假定引力子。一些物理学家推测，“其他维度”存在于观测到的三维空间和四维空间之外。
根据该团队的理论，当引力通过其他维度传播时，会在我们的宇宙中以大重量引力子的形式出现。
但这些粒子只能与普通物质发生微弱的相互作用，并且只能借助重力作用传播。
这种特性与我们所知道的暗物质惊人地相似——暗物质不与光发生相互作用，但在宇宙各处都能感受到引力的影响，而引力的作用正是阻止星系分崩离析的原因。
“大质量引力子作为暗物质粒子的主要优势在于，它们仅通过引力相互作用，因此它们可以逃避人类的探测。”项目负责人之一的卡夏帕利亚说。
相反，其他暗物质“候选人”——如弱相互作用的大质量粒子、轴子和中微子——也可能通过它们与其他力和场的非常细微的相互作用而被感知到。
事实上，大质量的引力子几乎不会通过引力与宇宙中的其他粒子相互作用，这也是一个优势。
“由于它们之间的相互作用非常微弱，它们衰变得非常缓慢，以至于在整个宇宙的生命周期中都保持稳定。”卡夏帕利亚说，“它们在宇宙膨胀期间缓慢产生，并不断积累，直到今天。”
过去，物理学家认为引力子不太可能是暗物质的候选者，因为它们的形成过程极其罕见。因此，与其他粒子相比，引力子的产生速率要低得多。
但研究小组发现，在大爆炸后的皮秒（万亿分之一秒）内产生的引力子数量，可能比之前的理论所认为的要多。
多出的数量足以让大质量的引力子我们在宇宙中探测到的暗物质数量相匹配。
“这种增强的确令人震惊，”卡夏帕利亚说。“我们必须进行全方位的核实，以确保结果是正确的，因为它将直接将大质量引力子作为暗物质的候选物质。”
由于大质量的引力子形成于希格斯玻色子的能量尺度之下，因此它们不受与更高能量尺度相关的不确定性的影响，而目前的粒子物理学无法对这种不确定性进行精准的描述。
该团队的理论将在大型强子对撞机(Large Hadron Collider)等粒子加速器上研究的物理学与重力物理学联系起来。
这意味着，像欧洲核子研究中心的未来环形对撞机(Future Circular Collider)这样的强大粒子加速器可以寻找这些潜在暗物质粒子的证据（该加速器将于2035年开始运行）。
“也许我们拥有的最好的机会是未来的高精度粒子对撞机，”卡夏帕利亚说，“这是我们目前正在为之奋斗的事情。”
（科幻世界 独家编译）
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