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星系团碰撞告诉我们什么?
研究人员分析了这些碰撞的数据,衡量了当另个星系团碰撞时其中暗物质的动量的变化。在地球上的实验告诉我们,当次原子粒子互动时,它们会交换动量。因此,根据碰撞后暗物质动量的变化,研究者就可以了解它们的性质。
为了验证暗物质是由粒子构成的这个理论,研究设想了两种可能出现的情境:
一种情境是暗物质频繁互动,但是几乎不交换动量;
另一种情境是暗物质之间的互动极少,但是会交换大量的动量。
在第一种情况下,暗物质在碰撞后速度会慢下来,因为频繁的粒子互动会导致额外的“阻碍”。
在第二种情况下,暗物质会四处分散,并最终消失在空间里。
令人惊讶的是,研究发现,星系团中的暗物质的碰撞时只是互相穿过。这意味着暗物质粒子之间并没有发生互动,从而也没有因此放慢速度。相反,虽然暗物质似乎会与可见物质发生非引力性的互动,但是它们彼此之间却不会互动。
更重要的是,这项研究挑战了暗物质是由像质子这样的粒子,或任何粒子,构成的这个观点。“我们现在认为,‘两个暗物质粒子’发生互动的可能,小于两个质子发生互动的可能。这意味着暗物质不可能是由‘暗质子’构成的,”David Harvey说。“如果暗物质是由暗质子构成的,我们就会看到它们互相发生撞击。”
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