港大-北師大合作項目揭示暗物質物理學的奧秘

近一個世紀以來，物理學家一直致力解開暗物質之謎。

儘管暗物質高佔宇宙總物質的 85%，但它不發光、不吸收亦不反射光，僅能透過引力效應探測到其存在。此外，眾所周知粒子物理學的標準模型是目前描述基本粒子、宇宙四大基本力中的三項基本力，以及支撐現代科技的主流理論框架，但該標準模型至今仍然無法解釋暗物質。

過去十年間，愈來愈多的天文觀測證據指出，暗物質或許是由超輕粒子所構成。因為這些粒子的質量極低，所以其集體行為會表現得像是波一般，能夠產生複雜的干涉圖像，宛如海浪拍打海岸交會時的情景。

香港大學天體物理學研究員與北京師範大學（北師大）領導的研究團隊合作，發展出一種更符合物理現實的方法來測試超輕暗物質（或稱模糊暗物質）會如何影響引力透鏡成像。

研究團隊，括港大物理學系及香港天文及天體物理研究所（HKIAA）的林仁良教授和 Amruth Alfred 博士在內的研究團隊，針對「若星系確實由超輕暗物質組成」的假設，對引力透鏡成像的特徵作出了預測。

相較於本研究中採用的其他對比模型，該模擬能更準確地重現背景光源觀測位置。研究結果顯示，引力透鏡系統有望為測試超輕暗物質模型提供全新的途徑。研究人員目前正著手探討其他相關效應，包括引力透鏡成像的亮度變化。

本研究項目源於港大學者前往北師大的學術訪問，在雙方的密切交流下，港大研究人員與北師大朱宗宏教授團隊的李正祥博士，以及本研究第一作者周家君博士生共同執筆完成了本項發表。

林仁良教授表示：「在進行本研究前，我們無法預知哪些觀測信號能被模擬捕捉，所以我們對預測結果充滿了期待。在家君的勤懇工作下，我們得以高效地得出了這些卓越的成果，這讓我們相信，本研究已為未來利用引力透鏡效應來探索暗物質本質，開闢了一條全新的研究途徑。」

研究人員目前正著手探討其他相關效應，包括引力透鏡成像的亮度變化。

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