暗物质是否以粒子形式存在？标准模型之外的粒子成为候选者

考虑这些东西的一种更技术性的方法是从量子场的角度来看，其中每个粒子和力都是其自身场中的振动。这些场充满宇宙彼此重叠：如果一个粒子场与之相连，再加上一个力场，那么它就可以说出那个力的语言。万有引力是一种通用语言，是每一个有质量的粒子都能说的通用语言。但引力与其他力有点不同，它不是标准模型的一部分，我们甚至不知道它是否有量子场。

暗物质粒子特性

暗物质不能带电荷，但它必须有质量，因为我们真正见过的唯一效应就是它的引力影响。暗物质会说“引力”这种语言，我们可以从它的引力中学到很多东西。我们可以通过暗物质如何影响星系的旋转、如何驱动星系团内的星系轨道以及它在星系和星系团周围弯曲光线的方式来绘制发现暗物质的位置。这些告诉我们一些非常重要的事情：暗物质比几乎所有可见物质都更加分散。

这告诉我们很多关于任何潜在的暗物质粒子的信息。一方面，暗物质不倾向于与自身相互作用。如果不是如此，那么巨大的暗物质区域将在这些碰撞和收缩中失去能量，它们可能会坍缩成暗物质星系或暗物质恒星。但实际却没有这样，暗物质似乎在围绕着更集中的可见物质团块的巨大光晕中膨胀。事实上，星系实际上只是闪亮的恒星尘埃，散布在大量暗物质储存库的引力井深处。

标准模型中真的没有其他东西可以像暗物质一样工作，这听起来很烦人，但实际上让物理学家非常兴奋，因为发现暗物质粒子可能是我们找到比标准模型更大、更深入的理论的最佳选择。这也将是一个理所当然的诺贝尔奖，许多研究人员毕生致力于寻找这种粒子。

实际上，我们不必超出标准模型就可以找到我们的第一个暗物质候选者。物理学家完全独立于我们对暗物质的探索，假设了一种新型中微子——所谓的无菌中微子。就像中微子一样幽灵，无菌中微子更加幽灵，它们甚至不与弱力相互作用，这意味着它们几乎不可能被发现。如果存在无菌中微子，并且质量足够大且移动足够慢，那么它们就是一个很好的暗物质候选者。

我们讨论过的另一个候选者是轴子。这是一个奇怪的小粒子，当物理学家试图解开另一个物理学之谜——所谓的强CP问题时，它就出现在数学中。如果它们存在的话，将会非常轻：可能是中微子质量的 1% 或更少。因此，为了解释暗物质，它们需要以惊人的数量存在。但根据轴子物理学家的说法，很可能就是这种情况。

虽然通常较重的物质倾向于衰变为较轻的物质，但如果它们不能衰变为标准模型粒子，那么它们将是稳定且长寿的，几乎是完美的暗物质粒子。还有其他具有不同超对称性的暗物质候选者，例如中微子或引力子的对应物，接近某种类型的暗物质的预期质量，这种巧合有时被称为“WIMP奇迹”。