宇宙中的磁场:暗物质可以帮助我们发现它们的起源

散布在宇宙中的暗物质小晕可以作为原始磁场的高灵敏度探测器。这是SISSA进行的一项理论研究得出的结论，该研究发表在物理评论快报。磁场存在于巨大的尺度上，在宇宙中随处可见。然而，它们的起源仍然是学者们争论的话题。一个有趣的可能性是磁场起源于宇宙诞生之时，也就是说它们是原始磁场。

在这项研究中，研究人员表明，如果磁场确实是原始的，那么它可能会导致暗物质密度扰动在小范围内增加。

这一过程的最终效果将是形成暗物质的迷你晕，如果被探测到，这将暗示磁场的原始性质。

 

因此，在一个明显的悖论中，我们宇宙中不可见的部分可能有助于解决可见部分的性质。

揭示了磁场的形成。“磁场在宇宙中无处不在，”该研究的作者、SISSA的普拉贾尔·罗根卡尔解释道。

“关于它们形成的一个可能的理论表明，迄今为止观察到的那些可能是在我们宇宙的早期阶段产生的。然而，这个命题在物理学的标准模型中缺乏解释。为了阐明这一方面，并找到一种检测“原始”磁场的方法，通过这项工作，我们提出了一种我们可以定义为“间接”的方法我们的方法基于一个问题:磁场对暗物质有什么影响?“众所周知，没有直接的相互作用。

尽管如此，正如罗根卡尔解释的那样，“有一种间接的影响是通过重力发生的。”

就在原始宇宙中

原始磁场可以增强原始宇宙中电子和质子的密度扰动。当这些磁场变得太大时，它们会影响磁场本身。结果是抑制了小范围的波动。

Ralegankar解释说:“在研究中，我们展示了一些意想不到的东西。重子密度的增长在引力的作用下导致了暗物质扰动的增长，而没有随后取消的可能性。这将导致它们在小范围内坍缩，产生暗物质的迷你晕。”作者继续说道，其结果是，尽管重子物质密度的波动被抵消了，但它们会在迷你晕中留下痕迹，所有这些都完全是通过引力相互作用实现的。

“这些理论发现，”Pranjal Ralegankar总结道，“还表明迷你晕的丰度不是由原始磁场的存在决定的，而是由它们在原始宇宙中的强度决定的。因此，对暗物质迷你晕的探测将加强磁场形成非常早的假设，甚至在大爆炸后的1秒钟内。”

来源: Materials provided by Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Pranjal Ralegankar. Dark Matter Minihalos from Primordial Magnetic Fields. Physical Review Letters, 2023; 131 (23) DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.231002