现代宇宙学最大的挑战之一就是揭示暗物质的本质。我们知道它的存在(它构成了宇宙中85%以上的物质)，但我们从未直接看到过它，也不知道它是什么。
发表在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》上的一项研究检测了宇宙中反物质的踪迹，这可能揭示了一种以前从未观察到的新粒子，称为wimp(弱相互作用大质量粒子)，它可能构成暗物质。
这项研究表明，最近对宇宙射线中“反核”的一些观测与wimp的存在是一致的，但这些粒子可能比以前认为的更奇怪。
马德里理论物理研究所的物理学家Pedro De la Torre Luque解释说:“wimp是一种已经理论化但从未被观测到的粒子，它们可能是暗物质的理想候选者。”
几年前，科学界欢呼这是一个“奇迹”。wimp似乎满足了暗物质的所有要求，而且人们认为——一旦“想象”出它们是什么以及如何被探测到——在几年内，我们将获得它们存在的第一个直接证据。
相反，近年来的研究已经根据这些粒子的特殊排放物将它们全部排除在外。今天，尽管它们的存在并没有被完全排除，但可能的WIMP类型的范围已经大大缩小了，同时也缩小了试图探测它们的方法。
De la Torre Luque说:“在众多最有动机的被提出的模型中，大多数已经被排除在外，只有少数幸存下来。”
然而，最近的一项发现似乎重新开启了这个案件。“这些是AMS-02实验的一些观察结果，”De la Torre Luque解释说。AMS-02(阿尔法磁谱仪)是国际空间站上研究宇宙射线的科学实验设备。“项目负责人透露，他们在宇宙射线中发现了反核的痕迹，特别是反氦，这是没有人预料到的。”
要理解为什么这些反核对wimp和暗物质很重要，我们必须首先理解什么是反物质。
反物质是一种电荷与“正常”物质粒子相反的物质形式。普通物质是由带负电荷的粒子组成的，如电子、正电荷(质子)或中性电荷。
反物质是由带相反电荷的“镜像”粒子组成的(“正”电子、正电子、“负”质子等)。当物质和反物质相遇时，它们会相互湮灭，释放出强烈的伽马射线。
在宇宙中，绝大多数由正常物质组成，有少量的反物质，有时比人们想象的更接近，考虑到正电子被用作PET的造影剂，你们中的一些人可能经历过医学成像检查。
科学家们相信，其中一些反物质是在大爆炸期间形成的，但更多的反物质是由特定事件不断产生的，这使得观察反物质变得非常重要。De la Torre Luque解释说:“如果你在星际介质中看到反粒子的产生，你的期望很少，这意味着一些不寻常的事情正在发生。”“这就是为什么对反氦的观察如此令人兴奋。”
AMS-02观测到的产生反氦核的可能确实是wimp。根据该理论，当两个WIMP粒子相遇时，在某些情况下它们会湮灭，这意味着它们会相互毁灭，释放能量，同时产生物质和反物质粒子。
De la Torre Luque和他的同事已经测试了一些WIMP模型，看看它们是否与观测结果相符。
这项研究证实，一些对反氦的观测很难用已知的天体物理现象来解释。
“理论预测表明，尽管宇宙射线可以通过与星际介质中的气体相互作用产生反粒子，但反核，特别是反氦的数量应该非常低，”德拉托雷卢克解释说。
“我们预计每隔几十年就会探测到一次反氦事件，但AMS-02观测到的大约10次反氦事件比基于标准宇宙射线相互作用的预测高出许多个数量级。这就是为什么这些反核粒子是WIMP湮灭的可信线索。”
但可能还有更多。AMS-02观测到的反氦原子核有两种不同的同位素(相同的元素，但原子核中的中子数不同)，反氦3和反氦4。尤其是反氦-4，它更重，也更稀有。
我们知道，随着质量的增加，产生更重的原子核的可能性越来越小，尤其是通过涉及宇宙射线的自然过程，这就是为什么看到这么多的原子核是一个警告信号。
“即使在最乐观的模型中，wimp也只能解释检测到的反氦-3的数量，而不能解释反氦-4的数量，”De la Torre Luque继续说道，这需要想象一个比目前提出的wimp更奇怪的粒子(或一类粒子)，或者用技术术语来说，甚至更“奇异”。
因此，De la Torre Luque和他同事的研究表明，通往wimp的道路尚未关闭。现在需要更多精确的观测，我们可能不得不扩展或调整理论模型，也许在迄今已知粒子的标准模型中引入一个新的黑暗部门，其中包含新的“外来”元素。
