一个可能在其核心隐藏暗物质的星系团。

Paul M. Sutter 是俄亥俄州立大学的天体物理学家，主持“问太空人” 和“太空电台”，以及“你在宇宙中的位置”一书的作者。Sutter 为Space.com 的专家之声：Op-Ed & Insights撰写了这篇文章。

尽管进行了二十年的调查，但暗能量的真实性质继续逃避我们的理解。令人沮丧的是，大多数解释暗能量的尝试都未能通过极其严格的粒子物理学测试。

但是新的研究表明了一种假设形式的暗能量是如何在太阳内部形成的，并且可以在地球上被探测到。事实上，我们可能已经看到了。

黑暗中的秘密

1997年，天文学家惊讶地发现宇宙的膨胀正在加速。他们给这种加速膨胀起了一个很酷的名字——暗能量——因为他们不明白是什么导致了这种奇怪的宇宙学效应。

对暗能量最简单的解释是它是一个“宇宙常数”，这是爱因斯坦广义相对论中的一个额外数字。换句话说，在这种观点中，宇宙的膨胀加速是因为……宇宙的膨胀加速——这并不是一个令人满意的解释。物理学家试图将这个宇宙常数与在整个时空中发现的量子真空能量联系起来，但他们的计算估计加速膨胀的强度太大了大约 120 个数量级。

所以也许暗能量并没有直接嵌入时空本身。也许宇宙中有一些新的力、场或粒子在起作用——这是粒子物理学标准模型以前不知道的。这个实体可以解释加速扩张，但理论模型在这里也遇到了问题。

问题是，一旦你将新的力、场或粒子引入宇宙成分的混合物中，该力、场或粒子将开始与物理学已知的所有其他力、场和粒子相互作用。而且因为我们在任何高能（更不用说低能）物理实验中都没有任何新物理学的迹象，所以这似乎不是一个可行的选择。

屏幕后面

也许暗能量还有一招。也许有一些实体在大宇宙尺度上产生加速膨胀，而该实体内的某些东西会阻止它与太阳系小尺度上的已知物理相互作用。

这有点牵强，但由于我们不知道是什么产生了暗能量，因此值得研究。但是我们如何在我们的实验中找到一些被设计为从我们的实验中隐藏的东西？

一些理论家提出暗能量可能是由某种新型粒子引起的。这个假设粒子不能与标准模型中的其他粒子（如电子和顶夸克）相互作用，因为它会在太阳中心大量产生，那里的密度和温度足够高暗能量与标准模型之间的相互作用。太阳内部暗能量粒子的产生会扰乱其热平衡，改变其光输出、温度和寿命。根据这些理论，由于太阳的行为与我们对标准模型的预期完全一致，因此它不可能在其核心产生暗能量粒子。

但是最近发表在预印数据库 arXiv.org 上的一篇论文提出了另一种可能性：也许暗能量不直接连接到任何标准模型粒子，而是连接到光子。

在太阳深处，有一个区域被称为轮旋层，在那里太阳的磁场非常强。磁场是由光子携带的，所以在速度层中产生了大量的光子。如果暗能量以某种方式连接到光子，那么这也可能是产生暗能量粒子的地方。

现在你看到了

结果是，太阳确实可能有办法吐出暗能量粒子。然后这些暗能量粒子会射穿太阳的其余部分，穿过空旷的空间，然后流过你。

宇宙中还有另一个实体可能正在悄悄地流过你：暗物质。暗物质是一种无形的物质形式，占宇宙质量的 80% 以上。就像这种假设的暗能量形式一样，暗物质很可能由粒子物理学标准模型目前未知的粒子组成，并在宇宙中流动。而且，它也是完全神秘的。

分散在地球上的几项实验正在寻找难以捉摸的暗物质粒子，因为科学家们希望瞥见一种极其罕见的相互作用。最近，其中一个实验XENON1T见证了一个它无法完全解释的信号——这种检测的第一个轻微暗示。

根据最新研究，有可能实验检测到的可能不是暗物质，而是暗能量。不是很强的探测，远非暗能量本质的确认。但是提示就是提示。暗能量的最初发现已经过去了二十多年，理论和实验都没有取得太大进展。

科学家们希望未来的暗物质探测实验，如 XENONnT 和 PandaX-4T，能够提供更多数据，最终让我们第一次看到黑暗宇宙。