WIMPs

WIMPs是指弱相互作用重粒子。對於科學家們對暗物質的研究，也有人認為組成這些暗物質的物質是大量像WIMP一類的物質。在人們預言暗物質的組成很可能是由WIMPs所組成之前，曾被認為暗物質可能是由大量的中微子構成，但必須驗證中微子是必須具備質量的。

基本介紹

• 中文名：WIMPs
• 對象：具有質量的中微子
• 意義：弱相互作用重離子
• 性質：暗物質的物質

簡介

因為具有質量的中微子才能對宇宙的引力有影響。即便是中微子的質量如此之小，但只要構成暗物質的中微子的數量是被認為相當巨大的，那么它也可能對宇宙產生足夠的影響。

探測中微子的質量

探測中微子的質量的工作是細緻的。其中一個試驗是通過探測反應堆中核反應釋放中微子，並在其中微子經過的路徑上探測是否存在由於離開反應堆的距離增大而引起任何的變化。如果變化是存在的，則只能歸功於是中微子的衰變引起的，這種衰變使中微子變成其它種類的粒子，並釋放出能量。呈現這種衰變性質的元素必然要具備的條件之一就是具有質量。所以如果中微子真的在衰變，那么就意味著 它必然具備有質量，雖然嚴格確定其質量大小需要更精心設計的試驗才能可能完成，但至少我們知道中微子在自然狀態下是可以產生的，以及中微子具有質量則宇宙中的至少一部分暗物質可以由中微子構成。

驗證中微子是否具有質量的途徑

與此同時，理論物理學家們從另一角度找到了一種驗證中微子是否具有質量的途徑。它採用的是一種計算機模擬方法，來建立宇宙的整體模型。首先建立一個資料庫，其中包括了幾乎所有已知的關於宇宙的基本數據，如當前宇宙膨脹的速率，河外星系的尺寸大小，它們相互之間的距離等。這些給建立計算機宇宙模型提供了必要的基本信息。在計算機上，我們可以隨心所欲地讓模型隨時間向前推移或是向後推移。此外還可以在在模型中加入解釋宇宙運動狀態的方程式，這包括了愛因斯坦的廣義相對論和預期中的粒子和能量所具有的特性（其中多數已經在粒子加速器中被證實了）。之後只要讓計算機在已經輸入到程式中的所有參數的基礎上，自動地建立起宇宙的模型。顯然，如果所有必須的因素都考慮到了，就可以指望計算機能給出一個在大爆炸的150億年以後與我們今天所觀測到宇宙完全一樣的宇宙。

暗物質存在的必然性

我們可以得到第一個宇宙模型，其中只包括宇宙的能見物質。不出所料，這個模型完全不像我們這個真實的宇宙。模型中的宇宙沒有足夠的物質來產生足夠的引力而導致星系變化，而是由彌散在空間的稀薄物質組成的--物質是不均勻的，但都被雲霧所包圍。這一結果表明，暗物質存在的必然性，它們對宇宙的演化機制有著實質性的影響，尚有待於去發現。因此科學家們轉為計畫建立另一種模型，其中中微子被假設具有質量，它們組成了那些蹤跡難覓的暗物質。各種因素都被認真地會匯聚到一起，宇宙中的一切都在適當位置，就等待計算機模擬的結果。然而新模擬出的星系形狀並不像我們觀測到的真實情況，雖然被假定有了質量，但處於快速運動中的中微子卻無力使星系中的物質凝聚的足夠緊密以形成真實星系的形狀；寧一方面，中微子也產生不出與構想的暗物質引力相當的引力。看來會存在另外一種未發現的神奇粒子？

冷暗物質

於是科學家們在計算機上編織程式來模擬這種新粒子的性質。如果它真的存在，那么經調整後的模型就會更接近真實的宇宙。但計算結果表明，這種粒子的運動速度看起來比中微子要慢得多，有相對大的質量，較少與其它粒子發生相互作用；它們能產生足夠大的引力使星系物質凝聚的足夠緊密。由於它的運動速度慢並較少與其它粒子發生相互作用，故稱之為“冷暗物質”；相比之下，中微子運動速度快，屬於“熱暗物質”。此外還有證據表明這種粒子與量子力學所預言的一種粒子的性質細節很相仿，這無不增加了人儘快確認這種粒子是否真實存在的願望。

未解之迷

就像人們用MACHOs描述某種暗物質一樣，人們也用WIMPs代表這種新的未知粒子，即弱相互作用重離子。然而對WIMPs的探測卻極其讓人失望，迄今為止在世界上還沒有探測到這種粒子的存在。但更細緻的研究指出宇宙中的星系是在相互遠離而運動，卻也有逆運動出現在宇宙很大的區域，這往往還包涵整個星系團。這顯示出，在宇宙中肯定有更多的引力效應存在，完全不受星系周圍暈輪的影響，而是來自於具有WIMPs性質的暗物質。WIMPs暗物質造成的影響比MACHO的和中微子的要大得多。

然而宇宙中還有許多謎題未解開，暗物質問題仍沒得以很好回答。宇宙的未來還取決於這些暗物質，看來要想宇宙問題的真相大白還需探索更多的事物才能得以實現。