暗物质是解开宇宙谜题的钥匙

我们不知道磁场是如何形成的。 现在，新的理论研究告诉我们宇宙中不可见的部分如何帮助我们探测到它，暗示着一个原始起源，即使是在宇宙的一秒钟之内。 大爆炸。

散布在整个宇宙中的暗物质小晕可以作为原始磁场的高度敏感探测器。 这是 SISSA 进行的一项理论研究的结果，并发表在该杂志上 物理评论信。

磁场以巨大的尺度存在于宇宙各处。 然而，它们的起源仍然是学者们争论的问题。 一个有趣的可能性是，磁场在宇宙本身诞生时就出现了，也就是说，它们是原始磁场。

在这项研究中，研究人员表明，如果磁场确实是原始的，它们可能会导致小尺度上暗物质密度扰动的增加。 这一过程的最终效果将是形成暗物质的小光晕，如果检测到这些光晕，将表明磁场的原始性质。

因此，在一个明显的悖论中，我们宇宙的不可见部分可用于确定可见部分的组成部分的性质。

在这项研究中，研究人员表明，如果磁场确实是原始的，它们可能会导致小尺度上暗物质密度扰动的增加。 这一过程的最终效果将是形成暗物质的小光晕，如果检测到这些光晕，将表明磁场的原始性质。 图片来源：露西·克拉斯蒂卡

强调磁场的形成

“磁场在宇宙中无处不在，”论文作者、SISSA 的 Pranjal Raligankar 解释道。 “关于它们形成的一个可能的理论表明，迄今为止观察到的那些可能是在我们宇宙的早期阶段产生的。然而，这个建议缺乏物理标准模型的解释。

为了阐明这一方面并找到一种检测“原始”磁场的方法，通过这项工作，我们提出了一种可以定义为“间接”的方法。 我们的方法基于这样一个问题：磁场对暗物质有什么影响？ 众所周知，没有直接的相互作用。 然而，正如拉利甘卡所解释的那样，“重力会间接发生一些事情。”

来自原始宇宙

原始磁场可能会进一步扰动原始宇宙中电子和质子的密度。 当它们变得非常大时，它们会影响磁场本身。 结果是抑制了小范围的波动。

“在这项研究中，我们展示了一些意想不到的东西，”拉利甘卡解释道。 重子密度的增长导致暗物质扰动的增长，并且随后不可能消除。 这将导致它在小范围内塌陷，产生微小的暗物质晕。

作者继续说，结果是，尽管重子物质密度的波动被取消，但它们仍然会在小晕中留下痕迹，而这一切都是仅通过引力相互作用实现的。

“这些理论结果还表明，小晕的丰度不是由当前原始磁场的存在决定的，而是由它们在原始宇宙中的强度决定的，”普兰贾尔·拉利甘卡总结道。 因此，小型暗物质晕的发现将强化磁场很早就形成的假设，甚至是在大爆炸后的一秒钟内。

参考文献：“来自原始磁场的暗物质微晕”，Pranjal Raligankar，2023 年 12 月 8 日， 物理评论信。
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.231002