光速粒子如何凍結成暗物質？宇宙劇本的神轉折

想像一下，塑造我們宇宙的隱形力量——暗物質，可能曾經是純粹的光？達特茅斯學院一位物理學教授與雙主修物理數學的高材生，在《物理評論快報》提出驚人理論：宇宙初期那些近乎無質量、高速運動的粒子，可能透過碰撞冷卻後，突然轉變成我們今日所知的沉重緩慢暗物質。這套數學模型不僅解釋這種看似不可能的轉變，更預測可透過宇宙微波背景輻射驗證的獨特訊號。

現有觀測顯示，宇宙總質量中約85%是暗物質，但科學家始終無法直接觀測。論文的資深作者羅伯特·考德威爾教授指出：「暗物質最初可能是接近無質量的相對論性粒子，幾乎像光一樣——這完全顛覆傳統認知。」研究團隊提出的相變機制，正好解釋這些「光速粒子」如何凝結成賦予星系質量的「冷團塊」。

論文第一作者梁冠明（2025屆）形容：「我們的數學模型優美而簡潔，不需要額外新增太多假設。」研究顯示，大爆炸後充斥宇宙的高速粒子，可能像磁鐵南北極相吸般因自旋方向相反而結對。當宇宙冷卻時，粒子自旋失衡導致能量驟降，如同蒸汽瞬間凝結成水，最終形成沉重的暗物質粒子。

更巧妙的是，這套理論能解釋當前宇宙能量密度為何遠低於初期。梁冠明比喻：「就像從雙倍濃縮咖啡變成隔夜麥片。」團隊從超導體中的庫柏對獲得靈感——低溫下兩個電子能形成零電阻的配對，證明自然界確實存在類似機制。考德威爾興奮表示：「我們開闢了尋找暗物質的全新思路！」

目前智利西蒙斯天文臺等機構正在精測宇宙微波背景，未來資料將可直接驗證這項理論。這項研究始於梁冠明在固態物理課堂學到的數學工具，當他讀到關於庫柏對在早期宇宙印記的論文後，與考德威爾教授合作推匯出完整粒子演化史。正如梁冠明所言：「數學自己講完了整個故事。」