一幅插图显示黑暗物质在银河系中心通过一个高维度共鸣（图片来源：Robert Lea（使用Canva创作））新的研究表明，科学中的两个主要谜题——黑暗物质的本质和可能存在的高维度——可能有关联。新研究团队提出，黑暗物质可能如此奇怪和幽灵般的原因，是因为它与第五维度调谐。当科学家讨论“额外维度”时，他们并不是在谈论另一个宇宙中存在的另一种邪恶版本的自己（还有胡子）。而是指那些可能与标准四维时空“卷曲”在一起的维度，包含三维空间和一维时间。虽然这些额外的维度仍然高度推测，但它们已成为热门话题，尤其是字符串理论——对标准物理学最受欢迎的扩展，依赖于至少11个维度的存在。科学家们更确定黑暗物质的存在，但证明其存在仍然很棘手，因为尽管它的引力确实将星系结合在一起，并且重量超过普通物质约五倍，但它仍然有效地是不可见的，因为它不与光相互作用，它只是穿过普通物质而像幽灵一样存在。“理解黑暗物质将代表人类对宇宙及其构成的知识的深刻进步，”谢菲尔德大学的研究团队成员蔡宇岱在一份声明中表示。“我们的研究为物理学家在寻找黑暗物质的过程中提供了明确的新目标，同时连接了基本物理学两大最重要的理念：黑暗物质之谜和隐藏维度的存在。” 黑暗光子像小提琴一样演奏黑暗物质虽然主要思想是黑暗物质可能在第五维度中运作，但这项新研究还扩展了这一概念，提出了另一种理论。它暗示，黑暗物质与第五维度的另一位居民共存，一种被称为“黑暗光子”的力载体粒子。标准光子是电磁辐射或光的构成粒子；黑暗光子将类似，但适用于假设的“黑暗力”。研究团队的新提议认为，第五维度独特的几何形状导致黑暗物质粒子的质量形成一种排列，从而产生“黑暗物质共鸣”。这类似于乐器在某些音符下的强烈振动。“黑暗物质共鸣已被认为是一个强有力的理念，有可能改变我们对黑暗物质在早期宇宙中是如何产生以及我们今天如何寻找它的理解，”谢菲尔德大学的团队成员蔡宇岱在一份声明中说。“但许多以前的共鸣黑暗物质模型将共鸣视为一个假设。这项工作为其提供了可能的更深层次的起源：共鸣可能直接源于隐藏维度的几何形状。” 一幅插图显示一团黑暗物质从遥远的恒星旁滑过（图片来源：Robert Lea（使用Canva创作））蔡解释道，尽管黑暗物质共鸣是一种已被探索的现象，但该团队进行的研究有所不同，因为它暗示黑暗物质共鸣并非巧合。相反，共鸣的可能更深层起源直接源于隐藏维度的几何形状。这将允许黑暗物质在大爆炸后不久强烈互动，同时使其能够以如今幽灵般的惰性存在。“这种共鸣可以在宇宙历史的关键时期使黑暗物质的相互作用显著增强，例如在早期宇宙中，”蔡补充道。“关键是，这个模型允许在过去进行强相互作用，同时仍然解释为什么黑暗物质看起来如此惰性和难以检测。”当然，团队的理论还处于初期阶段，但它令人兴奋地提供了一种解决宇宙两个最大谜题的途径。这项研究的成果发表在《物理评论D》上。罗伯特·利亚是一名英国科学记者，他的文章曾在《物理世界》、《新科学家》、《天文学杂志》、《关于太空的一切》、《新闻周刊》和《ZME科学》上发表。他还为爱思唯尔和《欧洲物理学杂志》撰写有关科学传播的文章。罗布拥有英国开放大学的物理和天文学理学学士学位。关注他的Twitter @sciencef1rst。