关于暗物质的巨大疑问

暗物质到底有没有发现(关于暗物质的未解之谜)(1)

20世纪30年代,瑞士天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)注意到,一个遥远星系团中的星系彼此的轨道运行速度远远快于它们所拥有的可见质量。他提出,一种看不见的物质,他称之为暗物质,可能在引力作用下牵引着这些星系。

从那时起,研究人员已经证实,这种神秘的物质可以在整个宇宙中找到,而且它的含量是构成恒星和人类等普通事物的正常物质的六倍。然而,尽管在整个宇宙中都能看到暗物质,科学家们大多仍在为之挠头。这里有一些关于暗物质的最大的未解之谜。

暗物质是什么?

首先,也许也是最令人困惑的是,研究人员仍然不确定暗物质到底是什么。最初,一些科学家推测宇宙中缺失的物质是由小而暗的恒星和黑洞组成的,尽管详细的观察还没有发现足够多的暗物质来解释暗物质的影响。

目前暗物质地幔的主要竞争者是一种被称为弱相互作用大质量粒子(WIMP)的假想粒子,它的行为有点像中子,只是比质子重10到100倍。然而,这一猜测只带来了更多的问题-例如…

我们能探测到暗物质吗?

如果暗物质是由弱相互作用大质量粒子构成的,那么它们应该就在我们周围,不可见,几乎无法探测到。那我们为什么还没找到呢?虽然暗物质粒子不会与普通物质发生太大的相互作用,但当暗物质粒子在空间中穿行时,总会有一些微小的机会撞击质子或电子等普通粒子。因此,研究人员建立了一个又一个的实验来研究地下深处大量的普通粒子,在那里它们被屏蔽,不受干扰辐射的影响,而干扰辐射可以模拟暗物质-粒子碰撞。这个问题出在哪里?经过几十年的探索,这些探测器中没有一个有可靠的发现。

中国的熊猫计划(PandaX)实验报告了最新的WIMP未检测到。当时,加州大学河滨分校的物理学家于海波(Hai-Bo Yu)告诉我们,暗物质粒子似乎比弱相互作用大质量粒子要小得多,或者缺乏使它们易于研究的特性。

暗物质是否由多个粒子组成?

普通物质是由质子和电子等日常粒子,以及中微子、μ子和介子等大量奇异粒子组成的。因此,一些研究人员想知道,占宇宙物质85%的暗物质是否也一样复杂。

哈佛大学物理学家安德烈·卡茨(Andrey Katz)说:“没有充分的理由认为宇宙中所有的暗物质都是由一种粒子构成的。”卡茨说,暗质子可以与暗电子结合形成暗原子,产生与可见光世界中发现的构型一样多样和有趣的构型。虽然这些建议越来越多地在物理实验室中被想象出来,但迄今为止,科学家们还没有找到证实或否定它们的方法。

暗物质真的存在吗?

考虑到科学家们在试图探测和解释暗物质时所面临的困难,一个合理的提问者可能会怀疑他们是否完全错了。多年来,少数物理学家一直在鼓吹,也许我们的引力理论根本不正确,基本力在大尺度上的作用与我们预期的不同。这些建议通常被称为“修正牛顿动力学”或MOND模型,假设不存在暗物质,恒星和星系相互旋转的超快速度是重力以令人惊讶的方式表现的结果。

“暗物质仍然是一个未经证实的模型。”物理学家唐·林肯在一份解释中写道。然而,批评者还没有说服更广泛的领域接受他们的观点。那么最新的证据呢?这也表明暗物质是真实的。

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