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台大團隊重大突破 提出宇宙暗物質新解

中央廣播電台/江昭倫 2014.07.02 00:00
宇宙中約85%的暗物質(dark matter)究竟是何物,一直是天文物理觀測的的重大謎團。台大天文物理團隊打破過去傳統觀點,反方向提出宇宙中暗物質可能是「極輕型粒子」的推論,由於該理論結構具相當證據性,將影響全世界對宇宙物理學的探索方向,因此榮登最新一期「自然物理(Nature Physics)」雜誌封面故事,受到國際天文界高度矚目。

目前粒子物理學家相信傳統暗物質是「重」粒子,也認為有可能在「大強子對撞機」中找到,但觀測結果卻令人失望,加上其特性與矮星系的觀測不符,因此飽受天文界質疑。

台大物理系博士薛熙于、台大天文物理所教授闕志鴻以及西班牙巴斯克大學教授布羅荷斯特在最新一期「自然物理(Nature Physics)雜誌發表的論文「暗物質波的量子干涉形成宇宙結構」,打破傳統上的暗物質為「重」粒子的觀點,他們提出相反的觀點,認為暗物質其實是「極輕型粒子」,但密度極大,並據此解釋星系核心超重黑洞的形成。

該論文第一作者薛熙于指出,他們研發出一套獨特的超高速且高解析度的電腦模擬運算機,使天文電腦模擬的運算時間縮短近百倍,再將空間解析度成功提升20多倍,依此證明暗物質的空間分布與觀測到的矮星系結構穩合。薛熙于說:『(原音)我們提出暗物質其實是非常輕的,因為非常輕,所以它的一些量子效應和一些像是波、水波性質就會表現出來。』

台大天文物理所教授闕志鴻進一步說明,每一個星系核心都有一個超重黑洞,黑洞重量與星系重量也有特定關係,他們發現的暗物質中的超高密度孤立子是否有助於黑洞形成,將是未來探討的重點。

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