強勢圍觀！關於暗物質的十大未解之謎，你知道幾個？
2023-03-31 19:06:40 1
強圍觀！關於暗物質的十大未解之謎，你知道多少？
天文學在線
158382315930年代，瑞士天文學家弗裡茨·茲維基注意到，在一個遙遠的星系團中，星系相互環繞的速度遠遠超過了它們的可觀測質量所以他認為一種看不見的物質，他稱之為暗物質，可能對這些星系有引力效應。
後來研究人員逐漸證實，這種神秘物質廣泛存在於整個宇宙中，其數量是構成恆星和人類的普通物質的六倍。然而，儘管在整個宇宙中發現了暗物質，仍然有許多問題一直困擾著科學家。以下是關於暗物質的十個未解之謎
1。什麼是暗物質？
第一件也可能是最令人困惑的事情是，研究人員仍然不確定暗物質到底是什麼。起初，一些科學家推測宇宙中的神秘質量來自昏暗且難以觀察的小恆星和黑洞，正如美國能源部費米實驗室的科學家唐·林肯在《科學生活》中所說，儘管具體的觀察沒有發現足夠的物質來產生這些重力。林肯寫道，目前，人們認為暗物質的主要可能成分是一種被稱為弱相互作用大質量粒子(簡稱WIMP)的假設粒子，它的行為有點像中子，質量可能是質子的10到100倍然而，這個假設提出了更多的問題-例如
2。我們能探測到暗物質嗎？
如果暗物質是由弱相互作用的大質量粒子組成的，那麼它們在我們周圍應該是純的，但是它們是看不見的，幾乎是不可探測的為什麼我們還沒發現？儘管它們與普通物質沒有太多的相互作用，但當暗物質粒子在空間運動時，它們撞擊普通粒子如質子或電子的可能性很小。因此，研究人員進行了一次又一次的實驗，研究了地下深處的大量普通粒子，這些粒子受到保護，免受一些幹擾輻射的影響，這些幹擾輻射可能會像暗物質粒子一樣產生碰撞。問題是，經過幾十年的搜索，沒有一種檢測設備得到可靠的結果。中國的潘達克斯實驗宣布最新的軟殺傷探測失敗當時，加州大學河濱分校的物理學家於海波在接受《天文學在線》採訪時說，暗物質粒子似乎比弱相互作用的大質量粒子小得多，可能缺乏一些可以用來研究它們的性質。
3。暗物質有可能由不止一個粒子組成嗎？
普通物質是由普通粒子如質子和電子，以及大量特殊粒子如中微子、介子和介子組成的。因此，一些研究人員提出了以下猜想:佔宇宙物質85%的暗物質是否同樣複雜？「沒有足夠的理由假設宇宙中所有的暗物質都是由一個粒子組成的，」哈佛大學物理學家安德烈·卡茨告訴《生活科學》的姐妹網站天文學在線。卡茨認為，暗質子可以與暗電子結合形成暗原子，產生與可觀察世界中的結構一樣多樣和有趣的結構。儘管越來越多的物理實驗室提出了這樣的推測，但迄今為止科學家們還無法證實或否認它們。[奇怪的夸克和介子，我的上帝！自然界中最小的粒子被剖析]
4。黑暗引力真的存在嗎？除了各種暗物質粒子之外，
還有另一個假設，即暗物質受到與普通物質相似的力的作用。一些研究人員已經在尋找「暗光子」，這類似於產生電磁力的普通粒子之間交換的光子，只是它們只與暗物質粒子相互作用正如《天文學在線》雜誌早先報導的，義大利物理學家正準備加速電子束和它們的反粒子，即所謂的正電子的撞擊如果暗光子確實存在，電子-正電子對可能會湮滅並產生新的粒子，這可能會在宇宙中開闢一個全新的領域。
5。暗物質能由軸向粒子組成嗎？
隨著物理學家逐漸對弱相互作用失去興趣，其他暗物質粒子開始受到青睞。一個最重要的替代品是一個被稱為軸子的假想粒子，它的質量非常小，可能只有10的負31次方，比質子小。人們正試圖通過一些實驗找到軸線。計算機模擬提高了這些軸子可能形成類似恆星的物體的可能性，這些物體可能產生可檢測的輻射，這與《生活科學》早先報導的被稱為快速無線電爆發的神秘現象非常相似。
6。暗物質可能有什麼？天文學家
通過暗物質和普通物質之間的引力相互作用發現了暗物質，這表明這是宇宙中暗物質的主要活動方式。然而，當試圖理解暗物質的本質時，研究人員卻無從下手。根據一些理論，暗物質粒子應該是它們自己的反粒子，這意味著兩個暗物質粒子相遇時會相互湮滅。自2011年以來，國際空間站上的阿爾法磁譜儀實驗一直在尋找這種湮滅的跡象，並已成功探測到數千起此類事件科學家仍然不確定這些物質是否來自暗物質，這些信號也沒有幫助他們確定暗物質到底是什麼。
7。每個星系中都存在暗物質嗎？
因為暗物質比普通物質要多得多，所以人們常說它是組織星系和星系團等大型結構的控制力。因此，奇怪的是天文學家宣布他們發現了一個叫做NGC 1052-DF2的星系，它幾乎不含暗物質。「暗物質顯然不是星系形成的必要條件，」耶魯大學的彼得·范·多庫姆當時告訴《天文學在線》。然而，另一個團隊發布了一份分析報告，顯示範·多克漢姆的團隊錯誤地測量了銀河系的距離，這意味著它的可見物質比最初的發現要暗得多、亮得多，而且它的質量比先前估計的要暗得多。
8。如何解釋DAMA/LIBRA的實驗結果？
一項名為DAMA/LIBRA的歐洲實驗產生了一些令人困惑的結果，這在粒子物理學中是一個長期的謎。這個探測器位於義大利格蘭薩索山下的一個地下礦井中。人們一直在努力尋找暗物質粒子的周期性振蕩。當地球繞著太陽運行時，理論上這種振蕩應該發生在地球繞著太陽運行，同時飛越太陽系周圍的暗物質銀河流時，這種現象有時被稱為暗物質風。自1997年以來，DAMA/LIBRA聲稱已經觀察到這種信號，但沒有其他實驗觀察到類似的情況。
9。暗物質會帶電嗎？
的一些跡象使一些物理學家相信暗物質可能帶電。宇宙開始時，大約在大爆炸後1.8億年，恆星發出波長為21釐米的輻射。然後它被同時存在的冷氫吸收當檢測到這種輻射時，有跡象表明氫比科學家預測的要冷得多。哈佛大學的天體物理學家朱利安·穆尼奧斯在接受《天文學在線》採訪時假設，帶電的暗物質可能會帶走無處不在的氫的熱量，氫有點像浮在檸檬汁中的冰然而，這種猜測尚未得到證實。中子
是具有有限壽命的普通物質粒子大約14.5分鐘後，從原子中分離出來的單個中子將衰變為質子、電子和中微子然而，根據發表在《物理評論快報》上的一項研究，兩種不同實驗設置給出的衰變壽命略有不同，相差約9秒。物理學家認為，如果一些中子有1%的機率衰變為暗物質粒子，這種異常現象可以解釋。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的克裡斯多夫·莫利斯和他的團隊試圖監測中子，尋找暗物質的可能信號，但是他們什麼也探測不到。根據這項研究的結果，他們認為可能還有其他衰變。
10。普通粒子能衰變為暗物質嗎？考慮到科學家在試圖探測和解釋暗物質時面臨的困難，一個理性的人可能會質疑他們是否完全錯了。多年來，一些直言不諱的物理學家一直在宣揚這樣一種觀點，即也許我們的引力理論從根本上是錯誤的，而且大規模的基本力的作用與我們的預期不同。這些理論通常被稱為「修正牛頓動力學」或MOND模型。他們認為暗物質不存在，而恆星和星系的超高速旋轉是重力的具體表現。「暗物質仍然是一個未經證實的理論，」物理學家唐·林肯在《天文學在線》中寫道。然而，批評家並沒有說服更多的人相信他們的觀點。然而，最新的研究證據進一步證明了暗物質的存在
參考
1。WJ百科全書
2。天文名詞
3。亞當曼瓶
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