这张图片是美国自然历史博物馆海登天文馆“暗宇宙太空展览”的特色图片，它强调了暗物质在我们的宇宙中可能无处不在。在这个详细的计算机模拟中，复杂的暗物质纤维像蜘蛛网一样散布在宇宙中，而我们常见的重子物质则表现为橙色团块，这在宇宙中相对罕见。这些模拟与天文观测具有良好的统计匹配。暗物质可能不是宇宙中最奇怪的引力源。这一荣誉落到了暗能量身上，暗能量是一种更均匀的排斥引力源，似乎主导着整个宇宙的膨胀。
研究人员的计算表明，这些粒子的数量可能刚好足以解释暗物质。目前，物理学家还没有真正观测到暗物质的存在。他们只能通过它对普通物质的引力作用来“观察”它。早期宇宙中普通粒子的碰撞产生了大量的引力子。过去，人们认为这个过程很难发生，因此大量的引力子不可能成为暗物质的候选者。
在今年2月发表的第《物理评论快报》号（物理评论快报）的新研究中，物理学家发现早期宇宙可能产生了大量的引力子，足以解释我们目前在宇宙中探测到的暗物质。
宇宙的维度是否比我们想象的更多？
研究发现，如果早期宇宙中的引力子真的存在，它们的质量将小于1 MeV，不超过电子质量的两倍。这个质量水平远低于希格斯玻色子产生普通物质质量的规模。这是模型产生足够的希格斯玻色子来解释宇宙中所有暗物质的关键。 （作为比较，根据美国国家标准与技术研究所的数据，已知最轻的粒子中微子的质量小于2 eV，而质子的质量约为940 MeV。）
研究小组在寻找额外维度的证据时发现了这些假设的引力子。一些物理学家怀疑，除了我们已经观察到的三维空间和第四维时间之外，还存在其他维度。根据该团队的理论，当引力穿过额外维度时，它在我们的宇宙中以大量引力子的形式出现。
然而，这些粒子与普通物质的相互作用很弱，并且仅通过重力作用。这种描述与目前已知的暗物质特性惊人地相似：暗物质不与光相互作用，但具有在宇宙任何地方都可以感受到的引力效应。例如，物理学家认为暗物质的引力效应是阻止星系分离的原因。
在广义相对论中，引力被视为一种几何现象，即时空的弯曲。在当今的物理学中，这个想法已经非常成功。从量子力学的角度来看，力是由不连续的能量包（即量子）交换产生的。不同的量子产生不同的力。基于这一观点，量子物理标准模型认为基本相互作用是由量子交换产生的，并提出了规范玻色子理论。例如，电磁力是由光子交换产生的，弱核力是由W和Z玻璃产生的。强核力是骰子交换产生的，强核力是胶子交换产生的。该理论预测，引力也应该是由某种称为引力子的玻色子交换产生的。
这张宇宙演化示意图显示，最早的恒星和星系是在大爆炸后的最初几亿年形成的。
大量引力子作为暗物质粒子的假设的主要优点是，这些粒子仅通过重力相互作用，因此可以逃避检测它们存在的尝试，与其他暗物质候选粒子——（例如大量弱相互作用粒子（WIMP））相比、轴子和中微子也可以通过它们与其他力和场的非常微妙的相互作用来检测。许多科学家认为，WIMP 是最有希望的暗物质候选者，但最新研究表明，暗物质的质量应该比WIMP 更小。目前有许多实验寻找理论上的WIMP粒子，这些实验必须在地下进行，以避免宇宙射线的干扰。
大量引力子几乎不通过引力与宇宙中的其他粒子和力相互作用，这一事实提供了另一个优势。由于它们的相互作用非常弱，衰变速度非常慢，因此在宇宙的整个生命周期中它们都保持稳定，并且出于同样的原因，它们在宇宙膨胀过程中慢慢地产生，并积累到今天。
过去，物理学家认为引力子不太可能是暗物质的候选者，因为它们的产生极为罕见。因此，引力子的产生速度比其他粒子慢得多。但研究小组发现，大爆炸后数万亿分之一秒内的引力子可能比之前的理论所暗示的要多得多。研究发现，这种增加足以让引力子充分解释我们在宇宙中检测到的暗物质的数量。
由于大量引力子是在希格斯玻色子能量尺度以下形成的，因此它们不会受到当前粒子物理学无法很好描述的与更高能量尺度相关的不确定性的影响。性别。该团队的理论将大型强子对撞机(LHC) 等粒子加速器研究的物理学与引力物理学联系起来。这意味着像欧洲核子研究中心的未来圆形对撞机（FCC）这样的大型粒子加速器可以用来寻找这些潜在暗物质粒子存在的证据。 FCC的尺寸将是目前世界上最强大的粒子加速器LHC的四倍，其撞击能量将是LHC的六倍。按照计划，该加速器将于2035年开始运营。（任天堂）
