玻色子：會是暗物質缺失環節的關鍵嗎？

玻色子之謎

玻色子是宇宙中的力的載體，在所有物質裡佔了85%呢，它可能是解開暗物質之謎的關鍵。讓我們來探究一下玻色子如何最終揭示這個最偉大的宇宙奧秘之一。那咱們就開始探究吧。

瞭解玻色子

玻色子是一種亞原子粒子，能攜帶力，自旋爲零或者是整數。它是理解暗物質（約佔宇宙總物質的85%）的本質及其與普通物質相互作用的關鍵。

瞭解玻色子星

玻色子星是假想天體，完全由玻色子構成。和普通恆星不一樣，它們不發光，望遠鏡看不到它們。這些恆星只存在於理論中，它們和暗物質的聯繫還沒被證實呢。

玻色子星與普通恆星

按照理論，玻色子星是透明的，看不見，這和普通恆星不一樣。普通恆星是由質子、電子之類的費米子組成的，而玻色子星呢，完全是由光子之類的玻色子形成的。但首先，什麼是暗物質呢？

瞭解暗物質

單靠可見物質解釋不了的引力效應表明，存在一種物質，它要麼不和已知的自然力相互作用，要麼就只有很微弱的相互作用。這種暗物質構成了宇宙中大部分的物質，但其粒子（如果存在的話）尚未被探測到。

暗物質關聯

玻色子星被視作暗物質的一個潛在候選對象。這是因爲它是由大量玻色子構成的自引力結構，不會與普通物質相互作用。此外，玻色子是構成暗物質的不可見質量的一種可能解釋。

超輕玻色子

超輕玻色子是理論上存在的粒子，據說它的質量比電子質量的十億分之一還小。它們與周圍環境的相互作用很弱，到目前爲止，在確認其存在的嘗試中還沒被探測到。像軸子這樣的超輕玻色子可能是一種暗物質。

它們很冷並且……

軸子自然存在的數量很多、溫度極低且耦合作用很微弱。此外，它們解決了量子色動力學中的強CP問題，這是物理學中關於某些力爲何如此表現的一個謎題。它們在暗物質研究中的作用是後來才被發現的。

暗光子

該看看另一種可能成爲已知宇宙和神秘暗物質之間聯繫的玻色子了。這裡所說的假設粒子就是暗光子。那麼，它到底是什麼，又與暗物質有什麼關係呢？讓我們來一探究竟。

理解暗光子

它是一種來自隱藏區域的理論粒子，被認爲像電磁學中的光子一樣充當力的載體，但可能與暗物質（仍屬推測）有關。它可能使暗物質通過一種與普通光子的動力學混合過程與正常物質相互作用。

暗光子的應用

可以說，暗光子最迷人的應用之一是解釋所測量到的和預測的繆子（一種基本粒子）反常磁矩之間的差異，儘管該理論的最簡版本現在與其他實驗結果相沖突。

暗光子的應用（續）

這種差異通常被視爲一種可能的暗示，即物理學的內容比標準模型（用於解釋宇宙基本組成部分）所涵蓋的更多。除了通過動力學混合影響電磁學並且可能與暗物質粒子相互作用之外，大型暗光子自身也可能是一種暗物質。

暗區粒子與複雜相互作用

考慮到僅構成宇宙一小部分的常見標準模型粒子的複雜相互作用，很自然地就會認爲暗區粒子可能也表現出類似的複雜相互作用。故事還沒有結束；讓我們來探究暗光子在這些相互作用中的作用。

暗光子與隱藏的相互作用

通過與標準模型光子進行動力學混合，暗光子可能有助於暗物質粒子之間的相互作用，併爲它們的存在提供一個非引力窗口（所謂的矢量門戶）。

希格斯玻色子

希格斯玻色子是另一種玻色子。它是標準模型中的一種亞原子粒子，由希格斯場（粒子物理學理論的一個關鍵組成部分）中的量子漲落產生。那麼問題就變成了，它如何成爲理解暗物質的潛在關鍵呢？

希格斯玻色子與暗物質

要知道，由於希格斯玻色子在解釋質量起源方面起着作用，許多科學家認爲它也可能與暗物質相互作用，暗物質似乎僅通過引力與常規物質相互作用。根據某些未經證實的理論，暗物質通過希格斯粒子的交換與正常物質相互作用。

薩莉·道森（Sally Dawson）對此的看法

美國物理學家薩莉·道森（Sally Dawson）表示，研究希格斯玻色子的性質或許能揭示有關暗物質的重要線索。

引入膠子

接下來就是膠子了，無質量的矢量玻色子，它介導夸克之間的強相互作用，並在它們的相互作用中充當交換粒子。此外，它們通過強力束縛夸克。在粒子物理學中，一些理論提出了膠子和暗物質之間的聯繫。

膠子與暗物質的聯繫

這些理論表明，暗物質粒子可能主要與膠子相互作用，這使得強力成爲它們與標準模型的主要聯繫。這個假設性的概念被稱爲親膠子性暗物質模型。此外，暗物質可能通過與膠子的耦合與普通物質相互作用。

W和Z玻色子

在粒子物理學裡，W和Z玻色子屬於矢量玻色子，它們被統稱爲弱玻色子或者中間矢量玻色子。而且在粒子物理學中，負責傳導弱力的W和Z玻色子被視作研究暗物質的潛在工具。

相關理論

未經證實的理論指出，這些玻色子和假設存在的暗物質粒子之間的相互作用也許有助於解釋暗物質的某些特性。在那些存在暗區（暗區裡有新粒子，還有通過混合或其他機制與W、Z玻色子等標準模型粒子相互作用的力）的模型中更是如此。

弱玻色子與暗物質

W和Z玻色子傳導弱力，而弱力在放射性衰變中起作用。並且一些暗物質模型顯示，這些玻色子或許有助於推動暗物質粒子和普通物質粒子之間的相互作用。

引力子

引力子是另一種類型，它是理解暗物質的潛在關鍵。物理學家經過分析計算髮現，在他們研究過的幾乎所有理論裡，引力子都能相互吸引，形成可能構成暗物質的緻密物體。

暗維度概念

有一個理論框架提出暗維度的存在，在暗維度裡，額外的類引力子粒子（被稱爲暗引力子）能夠形成併成爲暗物質。玻色子可能是解開暗暗物質之謎的缺失環節，但只有時間和研究才能揭示真相。