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暗物质不可见,那么科学家又是怎么发现的?
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发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
暗物质不可见,那么科学家又是怎么发现的?
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
暗物质不可见,那么科学家又是怎么发现的?
♥许多科学家用毕生精力都在寻找宇宙中的暗物质,因为暗物质代表人类对宇宙的认知。根据爱因斯坦广义相对论,大质量物质会把空间弯曲,光通过引力透镜效应,这样才间接看到暗物质。宇宙中的暗物质几乎占宇宙重量的25%,其他物质约为5%,而暗能量则占总物质的70%。这意味着它是我们熟悉组成恒星、行星、人类和其他一切普通物质的五倍。简单理解为暗物质是一种理论上提出来的,无法被人类直接看见或者观测到的物质。它可能是宇宙物质的主要部分,但是没有人确切知道暗物质是什么?
科学家只能通过暗物质对天体的引力作用来揭示其存在,暗物质是宇宙中可能存在的不可见物质。它不属于构成可见物体的任何一种物质。一般认为它比电子和光子还要小,并且不带电荷,不与电子发生干扰,任何光在它身上都不起作用。
1933年,第一个注意到宇宙运动的人是瑞士的天文学家兹威基,(兹威基是一位独立思考者,他对事物时常有着令人深刻的洞察力。最早注意并提出暗物质存在想法的天文学家、物理学家)。
他在测量后发现星系团的运动时,发现星系团的质量要比星系的总质量多出几百倍(大约为400倍)。后发座星系团距离银河系约3.2亿光年,星系团中心有两个巨大的星系,都有银河系的十倍大小,周围还分布1000个以上大小不等的星系。兹威基是通过计算发光物质的近似值得出到星系的总质量,然后根据星系的运动速度得出星系团的总质量,他对比发现星系团的质量远大于星系的总质量。兹威基将星系团中隐藏的质量命名为暗物质。
★随着科技手段的发展,天文学家们接着兹威基后尘,在20世纪60年代,天文学家研究银河系的自转时,发现了一个 奇怪的现象,它旋转得非常快,按照牛顿定律,高速旋转的它应该会散开。然而银河系已经稳定存在了约100亿年。事实上,根据传统的牛顿力学,银河系的旋转速度应该是观测到的速度的10倍。
★这提出了一个重大的问题。要么牛顿的方程错了(这几乎是不可想象的),要么有未知物质组成的不可见暗晕围绕着星系,使星系的质量足以让引力把它们聚集在一起。这也许意味着,我们看到的美丽星系和它们美丽旋臂的图片并不完整,它们实际上被一个巨大的不可见暗晕包围着,其质量是可见星系的十倍。由于星系的照片只显示了恒星的质量,所以无论是什么东西把质量聚集在一起的,它都不与光相互作用,它必须是不可见的。
天体物理学家将这种缺失的质量称为暗物质。它的存在迫使科学家修改了理论。过去这些理论认为,宇宙主要由原子构成。现在我们有了整个宇宙中暗物质的分布地图。虽然看不见它,但它会像任何有质量的物体一样使星光发生弯曲。因此,通过分析星系周围星光的扭 曲,我们可以用计算机计算出暗物质的存在,并在宇宙中绘制它的分布。可以肯定的是,这张地图显示,星系的大部分质量都以这种形式存在。
除了不可见外,暗物质还有引力,但你不能把它握在手里。因为它根本不与原子相互作用(它是电中性的),它会穿过你的手、地板然后穿过地球的地壳。它会在纽约和澳大利亚之间振荡,就好像地球 根本不存在一样,只不过它会被地球的引力束缚。因此,尽管暗物质是不可见的,但它仍然通过引力与其他粒子相互作用。
有一种理论认为,暗物质是超弦的高频振动。至于这种超弦是什么,呼声最高的候选者是光子的超粒子,它被称为“光微子”或“小光子”。它的所有特征都符合暗物质:它不可见,因为它不与光相互作 用,但它有重量,而且是稳定的。
★有几种方法可以证明这个猜想的正确性。第一种方法是直接用大型强子对撞机将质子互相碰撞,产生暗物质。在很短的时间内,加速中会形成一个暗物质粒子。如果这是可能的,那么它将对科学产生巨大的影响。这将是历史上第一次发现一种不以原子为基础的新物质形式。如果强子对撞机的能量不足以产生暗物质,那么也许直线对撞沉可以。
还有另一种方法可以证明这个猜想。因为地球在这种看不见的暗物质中移动,所以人们希望,暗物质粒子可能会在粒子探测器内与质子碰撞,从而产生一簇可能被拍摄下来的亚原子粒子。目前,世界各地的物理学家都在耐心地等待着在探测器中发现物质和暗物质碰撞的踪迹。诺贝尔奖仿佛在向第一个获得成功的物理学家招手。
如果发现暗物质,无论在粒子加速器还是地面传感器中,我们都能将其特征与弦理论预言的特征进行比较。通过这种方式,我们将有证据来评估这一理论的有效性。
尽管寻找暗物质是证明弦理论的重要一步,但用其他方法或物质来证明也是有可能的。例如,牛顿的万有引力定律支配着恒星和行星这些大物体的运动,但是其对引力在短距离上的作用却知之甚少,比如在几英寸或几英尺内的尺度上的作用。由于弦理论假定了更高的维度,这意味着牛顿著名的平方反比定律(即引力随着距离的平方成比例地减小)在很小的距离上不再成立,因为牛顿定律是建立在三维的基础上的。
例如,如果空间是四维空间,那么引力应该与距离的三次方成反比。到目前为止,对牛顿万有引力定律的检验并没有显示出更高维度上的任何证据,但物理学家没有放弃。
知足常乐2021.7.14日于上海
回答于 2019-09-11 08:43:50
暗物质是可见的,常见的是人灵魂,看似空气,在某些人眼里他能现形,现出生前模样!再有高级的可用眼观,可用感知!本人见过像氢气氢团似的东西,应该是个有意识的能进人身体,人体会有奇妙的变化!这些东西可遇不可求,遇到了得有定力安静的体验,稍有紧张就会错过。
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