放大/中心右侧的红色弧线是被引力透镜扭曲的背景星系。这些图像的数量、位置和失真程度取决于前景中暗物质的分布。 (图片来源: ESA/Hubble 和 NASA,A. Newman、M. Akhshik、K. Whitaker )
在清楚可见的宇宙是建立在暗物质框架上的几十年后,我们仍然不知道暗物质到底是什么。在大尺度上,各种证据都指向所谓的 WIMPs:弱相互作用的大质量粒子。但是有很多细节很难用 WIMP 来解释,几十年来对粒子的搜索一无所获,这让人们对 WIMP 以外的东西包含暗物质的想法持开放态度。
在众多候选者中,有一种叫做轴子,它是一种承载力的粒子,被提议用来解决一个不相关的物理学领域的问题。它们比 WIMP 轻得多,但具有与暗物质一致的其他特性,暗物质对它们的兴趣一直很低。现在,一篇新论文认为,引力透镜(主要是暗物质的产物)中的一些特征最好用类轴子特性来解释。
粒子还是波?
那么,什么是轴子?在最简单的层面上,它是一种极轻的粒子,没有自旋,充当力的载体。最初提出它们是为了确保描述将质子和中子保持在一起的强力行为的量子色动力学不会破坏电荷宇称守恒。已经做了足够的工作来确保轴子与其他理论框架兼容,并且进行了一些搜索以尝试检测它们。但是,作为我们尚未弄清楚如何解决的问题的众多潜在解决方案之一,轴子大多已经萎靡不振。