暗物质是什么？关于暗物质的故事可以分为两部分。首先，有证据证明其存在。其次，是对它是什么的解释。
暗物质是什么？关于暗物质的故事可以分为两部分。首先，有证据证明其存在。其次，是对它是什么的解释。
为什么宇宙需要暗物质？
从对宇宙大尺度结构的观察，得出宇宙在开合之间是严格平衡的结论。这种平衡需要一定的物质来完成。我们称之为m。
通过研究大爆炸的核合成，可以估算出宇宙的总质量。这是通过将目前观测到的宇宙的He/H比与早期高温阶段的重子数联系起来实现的，当时大部分氦是由重子产生的。一旦宇宙温度降到中子-质子质量差以下，中子就开始衰变为质子。如果早期重子密度很低，在大量中子衰变之前，质子很难找到一个中子来制造氦，中子衰变的数量不足以解释2021-09-28 看到的氦量。因此，通过测量2021-09-28 的He/H比，我们可以估算出大爆炸后不久所需的重子密度，从而估算出2021-09-28 的重子总数。我们需要0.05 M的总质量来解释已知的轻同位素比例。所以宇宙总质量的1/20是重子物质。
不幸的是，我们用望远镜所能看到的一切的总质量的最佳估计只有0.01M左右，宇宙中剩下的99%的物质在哪里？它们是暗物质。
因此，可以得出两个结论。我们在宇宙中只能看到0.05M重子物质的0.01M。剩下的一定是星系周围的重子暗物质晕。一定有某种非重子暗物质来解释剩下的95%的物质，以临界质量给出，这样宇宙总质量等于1。
对于不相信传统大爆炸模型，也不想依靠想象宇宙学来推断暗物质存在的人，还有其他更直接的方法。在星系团中已经观察到，星系团中星系的运动表明它们受到总引力的约束，这是由于星系中发光物质的5-10倍。在单个星系中，恒星围绕星系旋转中心的旋转速度是可以测量的。生成的巴克斯特网络的“旋转曲线”只与星系中物质的分布有关。与我们在银河系中看到的物质相比，银河系中的外层恒星旋转得太快了。同样，可以合理解释的物质是电磁辐射可以观测到的物质的五倍。这些结果可以通过假设每个星系周围都有一个暗物质晕来解释。
暗物质是什么？
这是一个开放性的问题。可能性有很多，但是没有人能给出明确的答案。以下是很多发表的观点，全世界的研究者都在努力寻找合适的实验来证实。重点是解决所有问题至少需要一个重子候选和一个非重子候选，所以在给Baxter的可能性中有不止一个正确的选择。
到目前为止我们还没有注意到的正常物质，例如:
暗星系，棕矮星，行星物质(岩石，尘埃等。)
很多标准中微子。如果有哪个中微子质量很大，那可能就是质量损失了。另一方面，如果它们太重，就像传说中的17kev中微子一样，那么大量中微子的问题几乎和它们解决的问题一样多。奇怪事件(详见粒子动物园的FAQ)。
巨大的奇怪物体会提供缺失的质量。为了完成解释，这些物质可以分为两类:一类是因为其他原因被提出但碰巧解决暗物质问题的物质；另一种是专门提出来提供缺失暗物质的物质。
第一类物质的例子是轴子、附加中微子、超对称粒子和许多其他东西。它们的性质受到预测它们的理论的限制，但是由于它们的质量，如果它们以正确的丰度存在，它们就解决了暗物质的问题。
第二种粒子通常属于开放型。它们的性质没有明确的定义，只是要求它们质量大，有其他性质。到目前为止，在许多寻找新粒子的实验中还没有发现它们。这些粒子包括弱相互作用的大质量粒子、场粒子和其他粒子。
参考文献:《宇宙中的暗物质》(耶路撒冷冬季理论物理研究所，1986-19(原创版权www.isoyu.com)87)，J.N .巴赫、t .皮兰、s .温伯格主编。
暗物质(第23次报告的进展)，j·奥杜兹和j·特兰凡编辑。