據外媒報道，暗物質被認為可能是宇宙物質的主要組成部分（占宇宙質量約85%），其是不可見的，不容易被發現。它的屬性也仍然相當不明顯。現在，加州大學河濱分校（UCR）的一位理論粒子物理學家及其同事在《高能物理學雜誌》上發表了一篇研究論文，表明假設存在一種新型力量的理論如何能夠幫助解釋暗物質的特性。
物理學和天文學副教授、該論文的資深作者Flip Tanedo說：“我們生活在暗物質的海洋中，但我們對它可能是什麼知之甚少。它是自然界中最令人困擾的已知未知數之一。我們知道它的存在，但我們不知道如何尋找它，或者為什麼它沒有出現在我們預期的地方。”
物理學家們在過去30年裡利用望遠鏡、巨大的地下實驗和對撞機來了解更多關於暗物質的信息，儘管沒有積極的證據出現。然而，負面的證據迫使像Tanedo這樣的理論物理學家更加創造性地思考暗物質可能是什麼。
這項新的研究提出在時空中存在一個額外的維度來尋找暗物質，是Tanedo領導的加州大學河濱分校一個正在進行的研究項目的一部分。根據這一理論，一些暗物質粒子的行為並不像粒子。實際上，不可見的粒子與更多不可見的粒子相互作用，使後者不再像粒子那樣表現。
“我過去兩年的研究計劃的目標是將暗物質’說話’的想法擴展到暗能量，”Tanedo說。”在過去的十年裡，物理學家們已經意識到，除了暗物質之外，隱藏的暗能量可能支配着暗物質的相互作用。這些可以完全改寫人們應該如何尋找暗物質的規則。”
如果兩個暗物質的粒子相互吸引或排斥，那麼暗能量就在運作。Tanedo解釋說，暗能量在數學上被一種具有額外維度的理論所描述，並作為一種連續的粒子出現，可以解決在小型星系中看到的困惑。
他說：“我們正在UCR進行的研究項目是對暗能量建議的進一步概括。我們觀察到的宇宙有三個維度的空間。我們提出，可能有一個只有暗能量知道的第四維度。額外的維度可以解釋為什麼暗物質在我們試圖在實驗室中研究它的過程中隱藏得如此之好。”
Tanedo解釋說，儘管額外維度聽起來像是一個奇特的想法，但它們實際上是描述“共形場論”的一個數學技巧–高等量子力學的普通三維理論。這些類型的理論在數學上很豐富，但不包含傳統粒子，因此通常被認為與描述自然無關。這些具有挑戰性的三維理論和更易操作的外維理論之間的數學等價關係被稱為全息原理。
“由於這些共形場論既困難又不尋常，它們還沒有真正被系統地應用於暗物質，”Tanedo補充說。“我們沒有使用這種語言，而是用全息外維理論工作。”
外維理論的關鍵特徵是，暗物質粒子之間的力是由無限多的不同質量的粒子描述的，稱為連續體。與此相反，普通的力是由具有固定質量的單一類型的粒子描述的。這類連續體-暗部門對Tanedo來說是令人興奮的，因為它做了一些 “全新和不同的事情”。
據Tanedo說，過去關於暗物質的工作主要集中在模仿可見粒子行為的理論上。他的研究項目正在探索更極端的理論類型，大多數粒子物理學家認為這些理論不太有趣，也許是因為現實世界中沒有類似的東西存在。在Tanedo的理論中，暗物質粒子之間的力與普通物質感受到的力有驚人的不同。
“對於我在物理學入門課程中講授的引力或電力，當你把兩個粒子之間的距離增加一倍時，你的力會減少四倍。另一方面，一個連續的力，則減少了多達8個係數。”
這種額外維度的暗力有什麼影響？由於普通物質可能不會與這種暗力相互作用，Tanedo轉向了自交暗物質的想法，這個想法由加州大學洛杉磯分校物理學和天文學副教授於海波首創，他不是論文的共同作者。於海波表明，即使在沒有與正常物質發生任何相互作用的情況下，也可以在矮球狀星系中間接地觀察到這些暗力的影響。Tanedo的團隊發現連續力可以重現觀察到的恆星運動。
Tanedo說：“我們的模型走得更遠，比自相作用的暗物質模型更容易解釋暗物質的宇宙起源。”接下來，Tanedo的團隊將探索 “暗光子 “模型的一個連續版本。
Tanedo說：“這是一個更現實的暗能量的畫面。暗光子已經被研究得非常詳細，但是我們的外維框架有一些驚喜。我們還將研究暗能量的宇宙學和黑洞的物理學。”
Tanedo一直在勤奮地工作，以確定他的團隊在尋找暗物質方面的 “盲點”。“我的研究計劃針對的是我們對粒子物理學的一個假設：粒子的相互作用是由更多粒子的交換來充分描述的，”他說。“雖然這對普通物質來說是真實的，但沒有理由對暗物質進行這樣的假設。它們的相互作用可以通過交換粒子的連續體來描述，而不是僅僅交換單一類型的力粒子。”