宇宙之中,暗物質的功與名
暗物質,在宇宙學中又稱為暗質,是指無法通過電磁波的觀測進行研究,也就是不與電磁力產生作用的物質。人們目前只能通過重力產生的效應得知,而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。
暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性,對結構形成也非常地關鍵。暗物質很有可能是一種(或幾種)粒子物理標準模型以外的新粒子所構成。對暗物質和暗能量的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。
首先,天文學家發現許多星系中都存在額外的看不見的引力源。
其次,宇宙學家把宇宙的膨脹速度的大小,跟所有觀測到的星系、塵埃、輻射等等物質的總質量放進廣義相對論方程里比較,結果發現宇宙的總質量應該遠遠大於已知物質的總質量。
第三,物理學家曾經在計算機中模擬一團原始物質在引力和宇宙膨脹的共同作用下,逐漸聚集成星系的過程。如果假設宇宙中不存在額外的物質,那麼模擬結果就和實際的觀測對不上。
如果假設存在一種大質量的粒子,只參與弱相互作用和引力,不參與其它相互作用的話,並且占宇宙的總質量的比例大概在20%多時,模擬結果就比較理想了。
種種未知現象都迫使天文學家和物理學家提出,宇宙中存在一種」暗物質「。
主流觀點認為,暗物質是一種大質量、弱相互作用粒子,簡稱為WIMP。這種粒子不是某類具體的粒子,而是一個總稱。滿足這個要求的候選粒子不止一種。
據國外媒體報道,宇宙學家表示,他們已經在銀河核心深處發現與暗物質粒子有關的最令人信服的證據。該地的這種神秘物質相撞在一起產生伽馬射線的次數,比天空中的其他臨近區域更頻繁。
跟普通物質一樣,暗物質具有引力,幾十億顆恆星正是在它們的幫助下聚集到星系裡。但是這種物質很難與普通物質發生互動,人們看不到它。微中子是唯一一種曾在實驗室里發現的暗物質粒子,但是它們幾乎是零質量,而且在暗物質的宇宙能量部分里僅占很小比例。
天體物理學家認為,剩下的很大一部分是由弱相互作用大質量粒子(WIMP)構成,這種粒子的能量大約比質子多10到1000倍。如果兩個暗物質粒子撞在一起,它們就會彼此摧毀對方,產生伽馬射線。
萬物都有兩面性,暗物質也是一樣。神秘的力量,未解的謎題。
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