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美媒盘点有关暗物质的十一大未解之谜

时间:2021-06-08 09:50:19 作者:迷迷 来源:51区未解之谜网 手机阅读

美国趣味科学网站3月10日刊文盘点了有关暗物质的11个未解之题,全文摘编如下:

在20世纪30年代,一位名叫弗里茨·茨维基的瑞士天文学家注意到,在一个遥远的星团中,对应其可见质量,星系相互环绕运行的速度比它们应有的速度要快得多。他提出,一种看不见的物质——他称之为暗物质——或许在引力上牵引着这些星系。

自那以后,研讨人员现已证明,或许能在整个国际中发现这种奥秘物质,其丰厚程度或许是与构成恒星人类等一般事物的正常物质的六倍。但是,虽然在整个国际中都或许存在暗物质,但科学家们大多仍对此感到困扰。以下是有关暗物质的11个未解的问题。

什么是暗物质?

首要,或许也是最令人费解的是,研讨人员仍不确定暗物质到底是什么。开始,一些科学家估测,国际中的缺少质量(或无踪质量)是由小的暗星和黑洞构成的,虽然详细的观测成果并未发现根本上足够的此类天体来说明暗物质的影响,就如美国能源部费米国立加速器试验室的物理学家唐·林肯此前为本网站撰稿所写的那样。林肯写道,目前暗物质的首要竞争者是被称为“大质量弱相互效果粒子”(WIMPs)的假定粒子,WIMPs的运行方法有点像中子,除了其质量为质子的10至100倍。但是,这种估测只会带来更多问题。

咱们能勘探到暗物质?

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假如暗物质是由WIMPs构成的,那么它们应该在咱们周围,看不见,而且几乎察觉不到。那么,咱们为什么还没有发现任何暗物质呢?虽然它们不会与一般物质有太多相互效果,但暗物质粒子在空间中穿行时,总是有暗物质粒子或许与中子或电子等一般粒子磕碰的微小机会。因而,研讨人员现已树立一个又一个试验,在深层地下研讨许多一般粒子,在深层地下,它们能够免受干扰辐射的影响,能够模仿暗物质粒子磕碰。

经过数十年的探寻,这些勘探器中没有一个得到可信的发现。今年早些时分,中国的粒子和天体物理氙勘探器(PandaX)试验报告了最新的未发现WIMPs的成果。加利福尼亚大学里弗赛德分校物理学家于海波(音)其时在承受采访时说,好像暗物质粒子比WIMPs小得多,或许缺少令它们易于研讨的性质。

暗物质由多少粒子构成?

一般物质由质子、电子等一般粒子以及中微子、μ子等独特粒子组成。因而,一些研讨人员想知道暗物质的构成是否也相同复杂。哈佛大学的物理学家安德雷·卡茨在承受美国太空网站记者采访时说:“没有充分的理由以为国际中的所有暗物质都是由一种粒子构成的。”卡茨说,暗质子或许与暗电子结合,生成暗原子,构成与在可见国际中发现的相同丰厚有趣的结构。虽然这样的设想在物理试验室中被越来越多地提出,但目前为止,科学家们仍难以找到一种方法去证明或否定它们。

暗力气存在么?

除了额外的粒子,暗物质还有或许经历类似于一般物质所感受到的力。一些研讨人员现已在寻觅“暗光子”,这就像一般粒子之间交流光子并发生电磁力,不同之处在于只有暗物质粒子才能感受到它们。据此前报导,意大利的物理学家准备令一个电子束及其反粒子(也就是正电子)磕碰一颗钻石。假如暗光子确实存在,那么电子-正电子就或许毁灭并发生一种独特的带有力的粒子,有或许拓荒国际的一个全新领域。

暗物质由轴子构成?

随着物理学家越来越不再喜欢WIMPs,其他暗物质粒子正在开始取得喜爱。首要的替代品之一是一种被称为轴子的假定粒子,这种假定粒子的质量将是极轻的。轴子现在正在一些试验中被搜索。最近的计算机模仿现已提出这样一种或许性,即这些“轴子”或许构成星状天体,这或许发生可勘探到的辐射,与被称为快速射电暴的奥秘现象类似。

暗物质有什么属性?

天文学家通过暗物质与一般物质的引力相互效果发现了暗物质,这表明这是暗物质令其自身在国际中的存在为人所知的首要方法。但在企图了解暗物质的实在性质时,研讨人员几乎没有什么进展。依据一些理论,暗物质粒子应该是它们自己的反粒子,这意味着两个暗物质粒子在相遇时会湮灭。国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS)试验自2011年以来就一向在寻觅这种痕迹,而且已勘探到不计其数次活动。科学家们仍不确定这些活动是否来自暗物质,而且这种信号也没有协助他们确定暗物质到底是什么。

暗物质存在于每个星系?

由于暗物质的质量远远超越一般物质的质量,暗物质一般被说成是安排星系以及星团等大型结构的操控力气。因而,当今年早些时分,天文学家们宣布发现了一个名为NGC 1052-DF2的星系,这个星系好像几乎不包括任何暗物质的时分,是很奇怪的。耶鲁大学的彼得·范多克姆在承受太空网站的记者采访时说:“暗物质明显并非构成一个星系的必要条件。”但是,在夏日,另一个团队的分析报告称,范多克姆的团队在测量到那个星系的距离时存在误测,这意味着那个星系的可见物质比开始的发现要暗淡且轻得多,同此前所以为的比较,那个星系的更多质量在暗物质中。

DAMA/LIBRA试验有何成果?

粒子物理学中一个长期以来的谜团是欧洲DAMA/LIBRA试验令人困惑的成果。这个位于意大利的勘探器一向在寻觅暗物质粒子的周期震动。自1997年以来,DAMA/LIBRA称看到了这种信号,虽然没有其他试验看到过这样的信号。

暗物质或许有电荷么?

一些物理学家提出,暗物质或许有电荷。在国际初期、大爆炸之后仅18000万年,恒星宣布波长为21厘米的辐射。然后,这被一起存在的冷氢吸收。当今年2月勘探到这种辐射时,发现冷氢比科学家预测的要冷得多。哈佛大学的天体物理学家朱利安·穆奥斯其时在承受采访时假定说,带有电荷的暗物质或许会从无处不在的氢中吸走热量,有点像浮在柠檬水中的冰块。但这一估测没有得到证明。

中子能衰变为暗物质?

中子是寿命有限的一般物质粒子。在大约14分半钟后,脱离了原子的一个独自的中子将衰变为一个质子、一个电子和一个中微子。但依据美国《物理评论快报》周刊上一年7月的一篇研讨论文援引的试验显现,两种不同的试验设备将令这种衰变的时刻略有不同,大约相差9秒。今年早些时分物理学家提出,假如一些中子能在百分之一的时刻里衰变为暗物质粒子,那么就或许解说这种异常现象。新墨西哥洛斯阿拉莫斯国家试验室的克里斯托弗·莫里斯及其团队对中子进行监测,以寻觅或许是暗物质的信号,但无法勘探到任何成果。据这项研讨称,他们以为,其他衰变情况或许仍有或许。

暗物质真的存在么?

考虑到科学家在企图勘探和解说暗物质时所面临的困难,一个通情理的提问者或许会想,是否这一切都是错的。许多年来,少数直言不讳的物理学家一向建议这样一种主意,即咱们的引力理论或许是过错的,而且这种根本力在大数量级尺度上效果的方法和咱们所预期的不同。一般被称为批改牛顿引力理论(MOND)的看法以为,暗物质并不存在,恒星和星系以超快的速度环绕彼此旋转是引力以令人意外的方法效果的成果。物理学家唐·林肯对美国趣味科学网站解说说:“暗物质仍然是一个未经证明的模型。”但是,这些人没有令更多人信服他们的主意。此外,最新的依据也表明暗物质是真实存在的。


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