探索暗物質(zhì)

暗物質(zhì)到目前為止,人類還沒有能夠給予合理的解釋,人類不知道暗物質(zhì)所代表的物質(zhì)到底是什么,但是暗物質(zhì)這種東西確確實實存在,并且暗物質(zhì)所造成的影響比黑洞還要強烈。暗物質(zhì)的能量是宇宙中數(shù)一數(shù)二的,如果一旦和暗物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),暗物質(zhì)會紋絲不動,而其他物質(zhì)會粉身碎骨,所以科學(xué)家們還在努力的研究暗物質(zhì)這種材料,想要揭開暗物質(zhì)最神秘的面紗

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暗物質(zhì)有可能是宇宙物質(zhì)的主要組成部分,科學(xué)家通過推算暗物質(zhì)和暗能量占有宇宙總質(zhì)量的大部分,它比宇宙中所有可以看到的星系,星團,恒星,各種行星加起來的總質(zhì)量還要多。而我們想要探索宇宙,暗物質(zhì)顯然是必須面對的一個問題,接下來我們來談?wù)撘幌玛P(guān)于暗物質(zhì)的事。

1、關(guān)于暗物質(zhì)的推論?

1922年,天文學(xué)家卡普坦最先提出“暗物質(zhì)”可能存在的說法,但當(dāng)時沒有證據(jù)證明暗物質(zhì)的存在。人們對暗物質(zhì)的起源以及其他等等都是了解也不多。但是研究,不過暗物質(zhì)仍是目前物理學(xué)和天體物理學(xué)一直無法解決的謎團。這種難以捉摸的物質(zhì)彌漫于整個宇宙之中,并造成了許多可被探測的引力效應(yīng),而其本體卻總是無法被人類直接探測。

暗物質(zhì)是宇宙中理論上存在的一種不可見物質(zhì),可能是宇宙物質(zhì)的主要組成部分,但并不是構(gòu)成可見天體的任何一種目前已知的物質(zhì)。

從普通人類的視角出發(fā),暗物質(zhì)看起來又是神秘莫測的。我們每一個人都擁有五感,而所有這五感都源自某種電磁相互作用。譬如說視覺,就是基于我們對光的敏感——所謂的可見光本質(zhì)上就是屬于特定頻率范圍內(nèi)的電磁波。我們能夠看見常見的物質(zhì),就是通過感受構(gòu)成這些物質(zhì)的原子所發(fā)出或者吸收的可見光。歸根結(jié)底來說,原子中的電子和質(zhì)子所攜帶的電荷就是我們能夠看見事物的原因。

然而物質(zhì)并不一定要由原子構(gòu)成。大多數(shù)物質(zhì)可以由與原子完全不同的東西構(gòu)成。能夠像普通物質(zhì)那樣與引力相互作用的任何東西——比如說,能像普通物質(zhì)那樣聚攏成星系與星系團——都屬于物質(zhì)。沒有任何規(guī)律要求物質(zhì)總是由帶電粒子組成。但對我們的眼睛而言,不參與電磁相互作用的物質(zhì)就是隱形的。所謂的暗物質(zhì)完全不帶(或者只是帶一點極不顯著的)電磁荷。無論是用肉眼還是用敏感的光學(xué)儀器,都沒有人直接觀測到暗物質(zhì)。

2、暗物質(zhì)的怎么被發(fā)現(xiàn)的

按照牛頓的經(jīng)典力學(xué)來分析,在一個星系當(dāng)中,更靠近質(zhì)心的恒星,其運動的速度應(yīng)該是大于外層的恒星的,因為越靠近中心,就越需要更大的速度來克服引力的吸引。

然而在1959年,美國的天文學(xué)家薇拉·魯賓在觀測螺旋星系M33時,發(fā)現(xiàn)了它的轉(zhuǎn)動不遵循牛頓力學(xué),理論上講,星系的自轉(zhuǎn)曲線應(yīng)該符合下圖中的虛線:距離中心天體的距離越遠(yuǎn),平均軌道速度應(yīng)該會按照質(zhì)量的分布進(jìn)行遞減。

而實際觀測到的數(shù)據(jù)則是圖中的實線,這就說明:內(nèi)層的恒星運動速度和外層的運動速度幾乎是一致的。

這也意味著星系的實際質(zhì)量或許遠(yuǎn)比我們看到的要多,于是她和她的同事推測:

星系的大部分質(zhì)量或許存在于暗物質(zhì)當(dāng)中,并且暗物質(zhì)存在的范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于星系最外層的可見部分。

然而由于其林林總總的引力效應(yīng),我們依然相信暗物質(zhì)就在那里。這些引力效應(yīng)包括暗物質(zhì)對于我們銀河系內(nèi)恒星的影響(這些恒星的公轉(zhuǎn)速度是如此之快,以至于單靠常規(guī)物質(zhì)的引力是無法聚攏它們的);對于星系在星系群中的影響(同樣單靠可見物質(zhì)的引力無法解釋星系如此之快的運動速度);對于從宇宙之初的大爆炸遺留至今的微波背景輻射的影響;對于從超新星爆發(fā)拋射出的可見物質(zhì)拋射軌跡的影響;對于被稱為引力透鏡的宇宙中光線彎曲現(xiàn)象的影響;以及導(dǎo)致在合并的星系團中可見物質(zhì)和不可見物質(zhì)相互分隔開來的現(xiàn)象。

2、 暗物質(zhì)的探測

科學(xué)家門為探測暗物質(zhì)建立了大型地下探測器,深空衛(wèi)星或者位于日內(nèi)瓦隸屬于歐洲核子研究委員會(CERN)的大型(LHC)可能會在未來真正探測到暗物質(zhì)粒子。

即便暗物質(zhì)和普通物質(zhì)沒有這樣的相互作用,暗物質(zhì)的自相互作用也可能會有一些可觀測的效應(yīng)。比如說,暗物質(zhì)自相互作用導(dǎo)致的星系中心物質(zhì)的移動可能會造成星系的小尺度內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

類似于銀河系這樣密實的天體結(jié)構(gòu),比如夜晚天空中的發(fā)光氣體云或者恒星,也許可以給出一種或者多種不同暗物質(zhì)粒子之間相互作用的證據(jù)。甚至暗物質(zhì)可能就是一種假想的叫做“軸子”的粒子,它可以和磁場相互作用,并且有望在實驗室和太空中被觀測到。

無論對于理論、觀測還是實驗來說,暗物質(zhì)都是一個很有前景的研究課題。我們知道它存在,但是我們還不知道它的基本性質(zhì)。

3、 結(jié)論

實際上暗物質(zhì)的更直接的作用是體現(xiàn)在星系和星系團中的。星系能緊緊的聚集在一起,正是因為暗物質(zhì)和星系中可見物質(zhì)的共同作用。在暗物質(zhì)的理論下,很多無法理解的現(xiàn)象都成功的得到了解釋。盡管不可見,暗物質(zhì)對于我們宇宙的演化,以及恒星、行星乃至生命的產(chǎn)生都是極其關(guān)鍵的。這是因為暗物質(zhì)攜帶五倍于常規(guī)物質(zhì)的質(zhì)量,與此同時,暗物質(zhì)不直接與光產(chǎn)生相互作用。

暗物質(zhì)的性質(zhì)對于像我們所在的銀河這樣大小的星系的形成尤為關(guān)鍵。如果沒有暗物質(zhì),電磁輻射將會在過長的時間內(nèi)阻止星系結(jié)構(gòu)聚攏,從本質(zhì)上清除了星系結(jié)構(gòu)形成的可能性,并會把宇宙維持在平坦且均勻一致的狀態(tài)。正是因為暗物質(zhì)的存在,對于我們的生命和太陽系而言所必須的銀河系才能在從宇宙大爆炸至今的時間內(nèi)及時形成。

想要更深刻地了解到底什么是暗物質(zhì)。就必須探索以下問題的答案:

它是否由一種新的基本粒子構(gòu)成?

它是否可能包含一些看不見但是致密的成分,比如黑洞?

如果它是由基本粒子構(gòu)成,那么除了引力之外,它和其他類似的物質(zhì)是否有相互作用(即便很微弱)?

這種粒子是否有一些我們不可見的自相互作用?

這樣的粒子可能會不止一種嗎?

這些不同種類的暗物質(zhì)粒子之間有可能有相互作用嗎?

科學(xué)家關(guān)于暗物質(zhì)的探索一直在繼續(xù),或許暗物質(zhì)存在的最顯著的標(biāo)志,恰恰就是我們?nèi)祟惖拇嬖诒旧怼?/p>

喜歡的話就點波關(guān)注吧,還有想要了解的科學(xué)內(nèi)容可以留言,謝謝!

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