热暗物质

热暗物质（英语：Hot dark matter，缩写为HDM）是暗物质的一种形式，在理论上是由超相对论（英语：Ultrarelativistic limit）速度传播的粒子组成。

暗物质是一种既不发光，也不吸收光的物质。在物理学中，这种物质的特性是不与电磁辐射相互作用，因此使它无法用传统的仪器探测到，因此使它"黑暗"^[1]。来自星系自转曲线的资料显示，大约80%的物质是无法看见的，这迫使研究人员要用创新的方法，通过暗物质对可见物质的引力作用 "间接"地检测它^[2]。理论物理学家对于暗物质是否有不同的"类型"还没有共识，但有证据显示将暗物质分为"热"（HDM）和"冷暗物质"（CDM），有些甚至暗示还有在中间地带的温暗物质（WDM）。术语并非表示暗物质的温度，而是指暗物质粒子的"大小"（WIMPs）。反过来说，粒子的大小决定了它们反比于速度的关系：因为推测HDM的质量较低，因此推测HDM的传送速度比CDM快^[3]。

在星系形成中的作用

就应用而言，热暗物质的分布有助于解释在大爆炸之后，星系如何形成星系团和超星系团。理论家声称存在着两种暗物质：1)那些"聚集在可见的星系团个别成员周围"，2)那些包围"整个星系团"的暗物质。因为冷暗物质具有较低的速度，它可以是如图所示"更小的，星系大小的团块"的来源^[4]。而热暗物质应该对应于围绕整个星系团，形成更大质量的聚集体。然而，来自宇宙微波背景辐射的资料，像是COBE卫星，是高度均匀的，从如此平滑的初始状态开始，这种高速的热暗物质粒子不能形成像星系这种尺度一样小的团块，这凸显了暗物质理论和实际资料的差异。理论上，为了解释可观测宇宙中相对较小的结构，有必要调用冷暗物质或是温暗物质。换句话说，仅以热暗物质做为解释星系形成的唯一物质是不可行的，需要将热暗物质置于混合暗物质（MDM）理论的大水库下。

中微子

中微子被当成热暗物质的一个例子^[5]。中微子的质量非常小，并且不参与四种基本力中的电磁力和强作用力这两种力。它们由弱作用力和引力相互作用，但由于这种力的强度非常微弱，使它们很难被侦测到。一些专案，像是在日本岐阜县飞驒市的超级神冈探测器，目前就在研究中微子。

参考资料

^ 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]. （原始内容存档于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.

进阶读物

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

外部链接

柏克莱大学的热暗物质（页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文资料）
暗物质（页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文资料）

[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]. （原始内容存档于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

中微子

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