长期以来,暗物质就是宇宙最神秘的事物之一。最早在1930年代兹威基(Fritz Zwicky)就提出,1980年代鲁宾(Vera Rubin)研究星系的转动现象,认为星系必定含大量看不见的物质。虽然一些天文学家提出暗物质的替代方案,如“重力修正”模型(MOND),但这些理论与观察不一致。暗物质有两个主特性。首先,不与光相互作用,其次,与其他物质发生重力相互作用。因此,暗物质不仅会影响星系旋转,也像所有质量一样使光线偏转。从观察星系的重力透镜效应,就可以搭建出暗物质的分布图。
通过观察星系团,天文学家认为暗物质很“冷”,指暗物质的粒子有较高质量,称为大质量弱相互作用粒子(WIMP)理论。这模型在星系团的规模运行良好,但在单个星系规模却较不佳,因此天文学家需确认暗物质团块分裂的尺寸规模。如果暗物质粒子比较轻、比较热(移动较快),则不可能形成低于某个特定大小的结构,借此估计暗物质的温度,以及粒子的质量。
最近,加州大学戴维斯分校团队观察7组重力透镜类星体,测量暗物质团块的最小范围,也提出粒子质量的下限。他们发现暗物质粒子质量必须至少为5.58 keV,为微中子的3,000倍重,但比起电子质量小近100倍。这一点很重要,因为大多数WIMP模型都认为粒子质量比质子重100倍。如果暗物质粒子如此轻,就有机会在粒子加速器检测到。这项研究发布在《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》期刊。