研究揭示了宇宙学暗物质的新模型

纽卡斯尔大学的研究人员利用从超冷原子玻色爱因斯坦凝聚物研究中获得的见解来分析模糊暗物质的行为，这是一种新的宇宙暗物质模型，最近引起了宇宙学家的注意。

他们发现，模糊暗物质晕核心的物理状态与实验室原子陷阱中形成的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)相同，这种结构被认为是像我们这样的星系在其中形成的引力束缚结构。

这个跨学科团队还发现，晕核周围的模糊暗物质处于湍流状态，涡流和涨落抑制了整个晕的相干性。这些特性将模糊暗物质与更广泛接受的冷暗物质模型区分开来，其中没有相干特征，也没有量子涡旋

科学家们证明，在这个新的模糊暗物质模型中，暗物质晕的中心实际上是巨大的BEC，不像典型的冷原子系统那样延伸超过百万分之一米(微米)，而是超过数千光年(相当于数千万光年)十亿公里)，包括星系的中心，并展示了量子系统和BEC的特性特征，称为相干性。

该研究还描述了外晕的内部运动和那里暗物质的动能，这导致了量子涡旋在其核心具有特征密度分布的错综复杂的缠结。

他们的发现发表在皇家天文学会月刊上。

两个学科的会议

宇宙学处理自然界中非常大的尺度，从星系和星系团的领域到整个可观测的宇宙。宇宙学家观察宇宙，显然无法进行实验，他们关注的主要自然力是引力。这样的观察表明，构成宇宙的大部分物质与构成人类、行星和恒星的物质不同，它们是由一种未知物质组成的，没有更好的词，它被命名为暗物质。

另一方面，超冷原子物理学描述了原子云的行为，例如铷、钾和钠气体，通常在世界各地的实验室中高于绝对零度的百万分之一度，并检查揭示量子性质的现象事情。

这项研究将这两个学科结合在一起，由纽卡斯尔大学的GerasimosRigopoulos博士和NickProukakis教授领导，他们分别是宇宙学和超冷原子物理学的理论家。该团队还包括研究员I-Kang(Gary)Liu博士，他最近完成了关于该主题的MarieCurie奖学金、AlexSoto博士和博士。学生MilosIndjin。

应用数学高级讲师Rigopoulos博士说：“模糊暗物质已经被宇宙学家研究了几年，但我们的工作应用了BEC动力学研究中的概念，这种研究已经存在了更长时间。我们现在理解与BEC有特定的相似之处，最终目标是利用这些知识设计方法，以更好地通过观察来测试这个令人兴奋的新模型。”

“我一直对物理学的跨学科方法保持开放的眼光，从这样的角度解决这个问题是一个完美的问题。建立一种共同的语言需要一些时间，但我们从一开始就可以看到，即使在我们构思这个项目时，当你走出自己的舒适区并尝试从新的角度看待事物时，你会收获回报。我认为我们的坚持不懈得到了回报，我们只是触及了这种合作所能做的事情的皮毛。”

Proukakis教授是量子物理学教授，也是这种形式的量子相干性的普遍特征的坚定拥护者，他补充说：“看到另一个表现出玻色-爱因斯坦凝聚的系统的合理实现真是太棒了：这令人难以置信，因为我们现在正在处理如此庞大的系统，这超出了那些最初在受控实验室环境中研究这种现象的人的想象。”

“虽然在受控实验室环境中创造一个潜在的模拟引力吸引力在三维系统中仍然具有挑战性/未知，但在这样的实验系统中最终遇到了类似的最初看似不可能的挑战。未来可能性的前景，即使不是很可能创建模拟宇宙中物质分布某些方面的实验室环境本身就令人兴奋。”

“此外，即使作为一个理论游乐场，拥有一个新的系统来建模，尝试从实验室冷凝中获得的广泛专业知识，并希望未来在宇宙学中进行观测测试，也是非常棒的。”

未来的研究将集中在观察模糊暗物质这些特征的可能方法上，从而对该模型进行更详细的观察审查。

科学家们正在准备一系列后续出版物，他们已经完成了一项研究，该研究表明控制模糊暗物质模型的方程与用于研究玻色-爱因斯坦凝聚如何在实验室中随着原子气体冷却至接近绝对零。

他们目前正在利用既定理论的见解，旨在描述冷原子，以在数学上统一传统的冷暗物质和新的模糊暗物质模型，同时也在研究这些发现的含义和长期的观测探索.