熱暗物質

熱暗物質（英語：Hot dark matter，縮寫為HDM）是暗物質的一種形式，在理論上是由超相對論（英語：Ultrarelativistic limit）速度傳播的粒子組成。

暗物質是一種既不發光，也不吸收光的物質。在物理學中，這種物質的特性是不與電磁輻射相互作用，因此使它無法用傳統的儀器探測到，因此使它"黑暗"^[1]。來自星系自轉曲線的資料顯示，大約80%的物質是無法看見的，這迫使研究人員要用創新的方法，通過暗物質對可見物質的重力作用 "間接"地檢測它^[2]。理論物理學家對於暗物質是否有不同的"類型"還沒有共識，但有證據顯示將暗物質分為"熱"（HDM）和"冷暗物質"（CDM），有些甚至暗示還有在中間地帶的溫暗物質（WDM）。術語並非表示暗物質的溫度，而是指暗物質粒子的"大小"（WIMPs）。反過來說，粒子的大小決定了它們反比於速度的關係：因為推測HDM的質量較低，因此推測HDM的傳送速度比CDM快^[3]。

在星系形成中的作用

就應用而言，熱暗物質的分佈有助於解釋在大爆炸之後，星系如何形成星系團和超星系團。理論家聲稱存在着兩種暗物質：1)那些"聚集在可見的星系團個別成員周圍"，2)那些包圍"整個星系團"的暗物質。因為冷暗物質具有較低的速度，它可以是如圖所示"更小的，星系大小的團塊"的來源^[4]。而熱暗物質應該對應於圍繞整個星系團，形成更大質量的聚集體。然而，來自宇宙微波背景輻射的資料，像是COBE衛星，是高度均勻的，從如此平滑的初始狀態開始，這種高速的熱暗物質粒子不能形成像星系這種尺度一樣小的團塊，這凸顯了暗物質理論和實際資料的差異。理論上，為了解釋可觀測宇宙中相對較小的結構，有必要調用冷暗物質或是溫暗物質。換句話說，僅以熱暗物質做為解釋星系形成的唯一物質是不可行的，需要將熱暗物質置於混合暗物質（MDM）理論的大水庫下。

微中子

微中子被當成熱暗物質的一個例子^[5]。微中子的質量非常小，並且不參與四種基本力中的電磁力和強作用力這兩種力。它們由弱作用力和重力相互作用，但由於這種力的強度非常微弱，使它們很難被偵測到。一些專案，像是在日本岐阜縣飛驒市的超級神岡探測器，目前就在研究微中子。

參考資料

^ McGaugh, Stacy. Seeing through Dark Matter. Science. 2007, 317 (5838): 607–608. JSTOR 20037494.
^ Drake, Nadia. Dark matter, where art thou?. Science News. 2012, 181 (10): 5–6. JSTOR 41697649.
^ Matt Williams. Dark matter—hot or not?. August 31, 2016 [June 2, 2017]. （原始內容存檔於2021-03-14）.
^ Cowen, R. Tracing the Architecture of Dark Matter. Science News. 1996, 149 (6): 87–87. JSTOR 3979991. doi:10.2307/3979991.
^ Hannestad, Steen; Mirizzi, Alessandro; Raffelt, Georg G.; Wong, Yvonne Y. Y. Neutrino and axion hot dark matter bounds after WMAP-7. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2010-08-02, 2010 (08): 001–001. Bibcode:2010JCAP...08..001H. ISSN 1475-7516. arXiv:1004.0695 . doi:10.1088/1475-7516/2010/08/001.

進階讀物

Bertone, Gianfranco. Particle Dark Matter: Observations, Models and Searches. Cambridge University Press. 2010: 762. ISBN 978-0-521-76368-4.

外部連結

柏克萊大學的熱暗物質（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）（英文資料）
暗物質（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）（英文資料）

[1] McGaugh, Stacy. Seeing through Dark Matter. Science. 2007, 317 (5838): 607–608. JSTOR 20037494.

[2] Drake, Nadia. Dark matter, where art thou?. Science News. 2012, 181 (10): 5–6. JSTOR 41697649.

[3] Matt Williams. Dark matter—hot or not?. August 31, 2016 [June 2, 2017]. （原始內容存檔於2021-03-14）.

[4] Cowen, R. Tracing the Architecture of Dark Matter. Science News. 1996, 149 (6): 87–87. JSTOR 3979991. doi:10.2307/3979991.

[5] Hannestad, Steen; Mirizzi, Alessandro; Raffelt, Georg G.; Wong, Yvonne Y. Y. Neutrino and axion hot dark matter bounds after WMAP-7. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2010-08-02, 2010 (08): 001–001. Bibcode:2010JCAP...08..001H. ISSN 1475-7516. arXiv:1004.0695 . doi:10.1088/1475-7516/2010/08/001.

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在星系形成中的作用

微中子

相關條目

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