近日，物理与光电工程学院物理学系张孟超副教授在物理学学术期刊《Journal of High Energy Physics》（物理学Top期刊）上发表文章“Can a secluded self-interacting dark sector generate detectable gravitational waves?”（JHEP 08 (2026) 180）。该研究由暨南大学与河南师范大学、中国科学院理论物理研究所等单位科研人员合作完成，张孟超副教授为论文共同通讯作者。

图1.文章发表页面截图

暗物质粒子之间的自相互作用有助于解释星系小尺度结构的观测现象。然而，如果暗物质所在的“暗区”与普通物质之间几乎不存在非引力相互作用，传统的直接探测、间接探测及对撞机实验便难以对其进行检验。暗区在早期宇宙中发生的一阶相变可能产生随机引力波，为探索这类隐蔽的暗物质模型提供另一条途径。研究团队构建了包含暗物质、暗光子、暗希格斯粒子和暗辐射的理论模型，系统分析了暗部门的热演化及其相变产生的引力波信号，并综合考虑暗物质自相互作用、有效中微子数和Lyman-alpha森林观测的约束。研究特别考虑了相变释放能量对暗部的加热，以及暗物质与暗辐射散射对宇宙结构形成的影响，揭示了增强引力波信号与满足宇宙学观测限制之间的制约关系。

图2.左：暗物质-暗辐射相互作用对宇宙大尺度结构的影响。右：理论预言的引力波信号。

本次研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP08(2026)180

图文：张孟超