宇宙中的银河系都去哪里了？

的仿真之一是弱粒子大低质量电荷（weakly interacting massive particle，WIMP）。地质学家们猜测，在黑洞后期这种电荷可以纯净地逐步形成，并通过弱力与常常规杂质有一定的粒子。最受欢迎的WIMP电荷是狄拉克子，这是包含电子和费米在内的一类电荷。

在内都一段星期里面，尤其是在新泽南端州，WIMP是最受欢迎的磁单正因如此子见下文。不过近来，人们的看法发生了转变，因素是大型强子加速器以及其他任何直接、间接观察试验中中都没有推断出WIMP共存的证词。

近期，电荷物理界对轴子无法忍受兴奋不已，它是另一种假想的磁单正因如此子候选电荷。根据理论仿真预期，轴子的低质量比WIMP小，且不是狄拉克子。相反，轴子是一种质子，随身携带电粒子也是一种质子。作为质子，轴子与WIMP的性质看作事物上的不尽相同，这为它们不太可能逐步形成的不尽相同结构上打开了一扇无聊的大门。最过去正是受到轴子的吸引，我才转入磁单正因如此子研究课题领域的。

诱人的替代选项

2014年，我是康奈尔的大学的米切尔·卢瑟·金（Martin Luther King Jr）研究课题员，先在无济于事里面天微物理研究课题机构（KavliInstitute for Astrophysics），后在理论仿真物理当该中心（Center for Theoretical Physics，CTP），负责找一些有兴趣的研究课题课题。尼尔·赫茨伯格（MarkHertzberg）当时也是理论仿真物理当该中心的一名研究课题员，我和他时说物理家两者之间挑起的一场辩论： 轴子能逐步形成一种被原子物理称做“玻色-玻恩激发态”的古怪杂质状态吗？

共存这种不太可能性的因素在于轴子是质子，而不是狄拉克子。狄拉克子（有数WIMP）不用严格遵守泡利不相容原理，仅仅两个狄拉克子不可占总据全同的能阶。而另一全面性，因为轴子是质子，它们就可以占总据相近能阶。这仅仅当我们充分汽化轴子后，它们能转入相近的低能态，并像单个超电荷一样透过集微民族运动，这就是玻色-玻恩激发。

轴子，是由弗兰克·赫尔迪南端（Frank Wilczek）在20世纪70九十年代定名的，他是赫茨伯格在康奈尔的大学的博士老师。赫尔迪南端是最初了解到罗伯托·佩切伊（RobertoPeccei）和海伦·托贝特（Helen Quinn）提议的仿真结果的人之一，赫尔迪南端以一种洗衣液品牌将这种电荷定名为“轴子”（axion）。

习惯的轴子起源于对佩切伊-托贝特对量子场论色物理性质理论仿真（QCD）的扩展。QCD刻画了四种前提粒子当中的强粒子力。尽管QCD仿真非常常成功，但它的一些预言物理现象我们从不在研究课题他的团队当中观察到。佩切伊和托贝特的管理工作解决了这个矛盾，也给予了一种磁单正因如此子的产生机制。同时，另一种被称做弦理论仿真的想法当中，预言了一系列与习惯轴子看作相近算术架构的电荷，这些电荷被称做类轴子。不一定忽视习惯的QCD轴子低质量将近为10-40千克，有数比电子整体而言10个数量级，而弦理论仿真当中的类轴子则可以整体而言得多，整体而言到10-63 千克。

赫茨伯格、我以及我们研究课题员老师阿兰·天祚帝（Alan Guth）的合作开发研究课题对轴子如何能逐步形成玻色玻恩激发的这个嫩门见解开展了分歧。新泽南端州佛罗里面达的大学的皮埃尔·南端基维（PierreSikivie）是一位杰出的物理家，他在2009年提议QCD轴子就会在黑洞正因如此后期逐步形成大型激发微的见解，引起了不小的震惊。他的量度说明，这就会引致矮星系当中产生环状的磁单正因如此子屑，而不是像大多数推断出者，以及WIMP仿真所预期的那样，逐步形成棒状的屑。假如此见解成立，我们或可早先屑的形状来判断磁单正因如此子的成分。

我们的博士论文刊登的同一年，另一个管理工作组也正在研究课题类轴子电荷的其他无聊物理现象。薛熙于在当华南地区国立清华的大学就职，他牵头的他的团队刊登了常常称做“超整体而言轴子”或“清晰磁单正因如此子”的类轴子电子量度机演示结果。之所以这样称呼是因为它们的低质量非常常低，因而道德上更为像清晰的波而不像点电荷。他们的管理工作说明这些电荷可以逐步形成线状的磁单正因如此子屑，在其核心处共存玻色-玻恩激发。薛熙于的博士论文使地质学家对超整体而言轴子产生了重新兴趣，并看来能通过天微物理观察推断出我们预计的线状屑结构上。

如今，轴子、类轴子与WIMP并列被选为了磁单正因如此子最佳的候选可行性。而另一个逐渐得到关注度的并不一定叫做自粒子磁单正因如此子。这个见解预言狄拉克子磁单正因如此子电荷两者之间应共存一种引力都有的自粒子。磁单正因如此子屑不一定是平滑的椭圆，这种自粒子则能引致它产生更为无聊的结构上和形态。无聊的是，轴子两者之间也可以有自粒子。

冷磁单正因如此子见下文。

在WIMP、轴子和自粒子磁单正因如此子外，还有另一种不太可能的见下文：电荷。它不用断言一小部分磁单正因如此子，我们指黑洞电荷故事情节。此外，理论仿真上电荷在标准仿真当中还有一种假设的伙伴：惰性气微电荷。惰性气微电荷与电荷不尽相同，它们主要通过引力粒子，参予标准仿真当中粒子的高度本来非常常低。并且，它们不太可能是最受欢迎的“嫩磁单正因如此子”见下文——有数是介于嫩与冷两者之间的磁单正因如此子见下文。

理论仿真物理家刚开始探讨的另一个见解是：磁单正因如此子也许而今是一种，而是一类电荷。也有不太可能磁单正因如此子是由习惯的轴子、类轴子、WIMP、惰性气微电荷和自粒子磁单正因如此子独自一人组合而成的。甚至还有另外一种不太可能性，磁单正因如此子实际上是由在后期黑洞当中逐步形成的伴星级低质量的黑洞组合而成的。自从2017年推断出了电磁波，说明这个低质量行政级别的黑洞数量比过去想法的要多一些，这种见解就更为受欢迎了。

来自外太空的藏身之处

在观星学当中，我们常常常常采用比较相反的观察方式则。虽然我们可以选择仪器，但我们不可创造一个矮星系或者伴星来观察它的哺乳类。黑洞当中，大多数过程的星期尺度对生命微而言并不密切合作。矮星系逐步形成必需数十亿年，而无罪释放磁单正因如此子电荷的黑洞学过程也必需几十到几百年的星期。

即便如此，磁单正因如此子的物理科学观察仍为我们给予了多样化的资讯。例如新泽南端州航空航天局（NASA）的狄拉克电离辐射三维空间观星望远镜（Fermi Gamma-ray Space Telescope）通过找只有磁单正因如此子才能下达的电离辐射频率，就起到了磁单正因如此子试验中中装置的作用。

事实上，狄拉克观星望远镜确实在脉冲星当该中心看得见了过量的电离辐射。这激起了观察家和理论仿真家们的白热化分歧。一种断言是，这就是磁单正因如此子互不断裂的结果。另一种不太可能性是，频率来自脉冲星当该中心临近的当伴星低质量，而当伴星低质量在其生命历程当中就会发射电离辐射。一些物理科学家更为个人主义于当伴星低质量这种常常规的断言，而其他人则忽视频率是磁单正因如此子产生的。只有对更为详尽的观察透过分析之后，才能够游说大家去看来这个见解。狄拉克观星望远镜今后的观察数据资料，以及NASA的全天当中能段电离辐射观察器（All-sky Medium Energy Gamma-ray Observatory eXplorer，简称做AMEGO-X）等今后试验中中提议将有不太可能就此结束这个分歧。

弹药矮星系团 ：物理科学 X 射线外太空观星望远镜（Chandra X-Ray Space telescope）换取的图像显示了两个矮星系团断裂时较长星期杂质所在的右方（粉红色）。引力透镜效应的研究课题则显示大部分低质量栖息于的区域（蓝色部分）与较长星期杂质的分开了，这为磁单正因如此子的共存给予了强有力的证词。

地质学家们也曾并用狄拉克观星望远镜来找轴子共存的证词。当轴子碰到磁场时，理论仿真上有随机性质子为随身携带电粒子。我们愿意通过长距离的观察来推断出这种光频率，从而验证轴子共存。而当伴星低质量虽然不太可能混杂了脉冲星当该中心的频率，但它本身实际上也可以是找磁单正因如此子的好地方。一些理论仿真忽视，冲力的致密当伴星低质量，星微核心处的质子和当中子断裂就会产生轴子。这些轴子与随身携带电粒子互不产物并逃离伴星时，也许能被我们观察到。只要我们观察的星期足够长，随着当伴星低质量在几十到几百年的星期里面无罪释放这些轴子，当伴星低质量就就会以一种我们能够测量的方式则汽化下来。目前另一个嫩门研究课题课题是非轴子磁单正因如此子能否在当伴星低质量当中聚集，从而受到影响星微的结构上。

我们还可以通过研究课题黑洞激光故事情节（CMB）来更为多地了解磁单正因如此子的事物，这是纵观我们所掌握的磁单正因如此子共存的众所周知证词。事实验证，我们只有假设磁单正因如此子共存，才能断言在黑洞激光故事情节当中看得见的样式。这些数据资料当中的样式可以告诉我们磁单正因如此子在黑洞总电磁场当中的占总比；它甚至并能限制磁单正因如此子电荷不太可能的低质量范围。就在我写这序言时，CMB-stage 4合作开发组正正要用于坐落智利阿塔卡马沙漠和南正因如此的一系列观星望远镜，对黑洞激光故事情节透过纵观最光学仪器的测量。

可预计的今后

NASA的洛可可三维空间观星望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope）将于2025年发射，虽然它主要专注于研究课题黑洞加速膨胀（“暗电磁场问题”）和系b，但它也能促使我们对磁单正因如此子的了解。同时，坐落阿塔卡马沙漠的薇拉·C。贝克观星台也将再次支持许多全面性的研究课题，其当中有数搜寻贝克赖以成名的磁单正因如此子。

换句话说，今后数年将有许多事情没人期许。因素之一在于，大部分任何大尺度观星观察都能告诉我们一些磁单正因如此子的资讯。例如，一个由阿尔玛·X。赖斯-莫拉莱斯（AlmaX。 Gonzalez-Morales）和路易斯·阿图罗·乌雷塞-萨尔瓦多（Luis Arturo Ureña-López）领导的委内瑞拉他的团队验证，我们可以并用引力透镜物理现象来限制清晰磁单正因如此子的低质量。莫拉莱斯和萨尔瓦多作出贡献了贝克观星台时空巡天历史数据资料工程建设，他们投身引力透镜的研究课题，也参加了磁单正因如此子其下属。试验中中观察将能捕捉到到更为详细的磁单正因如此子屑资讯，电子量度机也能对磁单正因如此子见下文透过演示，我们正在其下属当中发表意见如何对比二者的结果。同样，洛可可观星望远镜对大尺度结构上的巡天观察也将为磁单正因如此子在黑洞尺度上的道德上给予更为多资讯。

我将作出贡献斯诺贝特规画活动，不仅作为一名地质学家，而是与亚历克斯·德里面克·理查德·瓦格纳（Alex Drlica Wagner）和郁；还有独自一人，担任黑洞学第一线当中“磁单正因如此子：黑洞学的观察”侧向的三位秘书长。我们的任务是向资助方的决策者们阐述也就是说物理科学在磁单正因如此子搜寻全面性的嫩度与机遇。

投身医学管理工作绝不仅是量度、观察和试验中中；它还涉及与他人开展合作开发，其当中有数政策协调人。我们能获取毕竟的方面，一定高度上远大于我们从立法者那里面换取的支持力度。忘记这一点当然就会给人很大压力。好消息是整个黑洞都没人我们去探索，而尝试表达出来磁单正因如此子是一种很不错的消遣。

本文转自《新世界医学》

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