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新研究探讨了多组分冷暗暗物质的宇宙学仿真

时间：2021-10-03 09:24:58 来源：

在物理审查信中发布，此图像代表了在两个组分风味混合暗物质范式内计算的宇宙中的暗物质的分布。

关于暗物质的新突破性研究探讨了暗物质候选者作为量子风味混合颗粒，并表明双组分暗物质模型在所有尺度上同意观察数据。

劳伦斯 - 天体物理学家认为，大约80％的宇宙物质由神秘的“暗物质”组成，无法被人类感官或科学仪器所感知。

“暗物质尚未在实验室中检测到。我们从天文观察中推断出来，“堪萨斯大学的物理学和天文学教授Mikhail Medvedev说，刚刚发表了关于暗物质的突破性研究，该研究称为物理审查信的封面，世界上最负盛名的物理研究杂志。

Medvedev提出了一种新颖的暗物质模型，被称为“味道混合的多组分暗物质”。

“暗物质是一些未知的物质，最有可能是一个超出标准模型的新的基本颗粒或粒子，”Medvedev说。“它从未直接观察过，但它通过在宇宙中产生的重力揭示了自己。世界各地有许多实验，旨在直接找到它。“

Medvedev的理论基于所观察或假设的基本粒子的行为。根据当今普遍的标准模型理论的粒子物理学，基本粒子 - 作为夸克，leptons和衡量磁杆的品种分类 - 是原子的构建块。夸克和肝子的性质或“味道”易于来回改变，因为它们可以在称为风味混合的现象中彼此结合。

在前一篇论文中发布，该图像表示“量子蒸发”的效果。

“在日常生活中，我们已经习惯了，每个颗粒或原子都有一定的质量，”Medvedev说。“味道混合的粒子是奇怪的 - 它同时有几个群众 - 这导致迷人和不寻常的影响。”

Medvedev将风味混合与含有几种颜色的白光相比，可以产生彩虹。

“如果白色是一种特殊的味道，那么红色，绿色和蓝色会是不同的群众 - 群众，两个和三个 - 混合在一起创造白色，”他说。“通过在混合中改变红色，绿色和蓝色的比例，可以制作不同的颜色，或者以外的味道。”

Medvedev表示，暗物质候选者也是风味混合的 - 例如中性，轴和无菌中微子。

“事实上，这些是最喜欢的候选人一直讲话，”梅德韦杰夫说。

“以前我们发现，如果它们”摇动“，则可以从引力井中”量子蒸发“ - 意味着它们与另一个颗粒碰撞，”他说。“这是一个显着的结果，好像由风味混合物质制成的航天器沿着颠簸的道路拖着，就像没有火箭或我们任何其他方式或努力的情况下放入太空。”

Medvedev包括“宇宙论数代码”中量子蒸发的物理过程，并使用超级计算机进行仿真。

“每次模拟使用1000个核心并持续一周左右，”他说。“这岁的项目总共消耗了大约200万台电脑时间，等于230年。”

Medvedev说，暗物质可能与正常物质相互作用，这就是为什么它尚未揭示在世界各地的许多正在进行的直接检测实验中。因此，物理学家设计了完全碰撞（非交互态）的工作模型，感冒（即，具有非常低的热速度）暗物质，具有宇宙学常数（在外层空间的空隙中发现的令人困惑的能量密度），它们术语“ lambda-cdm模型。“

但该模型并不总是同意观察数据，直到Medvedev的论文解决了理论的长期和麻烦的谜题。

“我们的结果表明，风味混合，双组分暗物质模型同时解决了所有最紧迫的λ-CDM问题，”Ku研究员说。

Medvedev使用XSEDE高性能计算设施进行了模拟，主要是在San Diego超级计算机中心和德克萨斯高级计算中心的游侠的托尔斯。

出版物：Mikhail V. Medvedev，“多组分冷暗暗物质的宇宙学仿真”莱特牧师113,071303,2014; DOI：10.1103 / physrevlett.113.071303

研究报告的PDF副本：多组分冷暗暗物质的宇宙模拟

图像：堪萨斯大学

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