暗物质真的存在吗？关于暗物质的11个未解之谜

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20世纪30年代，瑞士天文学家弗里茨 · 兹维基注意到，在一个遥远的星系团中，星系围绕另一个星系旋转的速度远远超过了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，可能通过引力作用牵引着这些星系。

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，其数量是构成普通物质如恒星和人类的正常物质的六倍。然而，尽管在整个宇宙中都能看到暗物质，科学家们大多仍然对它百思不得其解。以下是关于暗物质的11个最大的未解之谜。

1.什么是暗物质？

首先，也许是最令人困惑的是，研究人员仍然不能确定暗物质到底是什么。起初，一些科学家推测宇宙中丢失的物质是由微弱的恒星和黑洞组成的，尽管详细的观测还没有发现足够的这类物体来解释暗物质的影响，正如美国物理学家唐 · 林肯所说。目前暗物质地幔的主要竞争者是一种假设粒子，称为弱相互作用大质量粒子，或 WIMP，它的行为有点像中子，除了会比一个质子重10到100倍，正如 Lincoln 所写。然而，这种猜想只会引发更多的问题——例如... ..。

2.我们能探测到暗物质吗？

如果暗物质是由弱作用重粒子构成的，那么它们应该就在我们周围，不可见，几乎无法探测。那么为什么我们还没有找到呢？虽然它们不会与普通物质发生太多的相互作用，但是暗物质粒子在穿越空间时，总有一些微小的可能性会击中普通粒子，比如质子或电子。因此，研究人员建立了一个又一个实验来研究地下深处大量的普通粒子，这些粒子受到干扰辐射的屏蔽，这种干扰辐射可以模拟暗物质-粒子的碰撞。问题在哪里？经过几十年的搜寻，这些探测器中没有一个有可靠的发现。今年早些时候，中国的 PandaX 实验报告了最新的 WIMP 探测不到。加州大学河滨分校(University of California，Riverside)的物理学家余海博(Hai-Bo Yu)当时告诉说 ，暗物质粒子似乎比弱作用大质量粒子小得多，或者缺乏便于研究的特性。

3.暗物质是由多个粒子组成的吗？

普通物质是由质子和电子等日常粒子，以及中微子、 μ 介子和介子等一大堆奇异粒子组成的。因此，一些研究人员想知道，占宇宙物质85% 的暗物质是否也同样复杂。哈佛大学的物理学家安德烈 · 卡茨 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，产生与可见世界中发现的结构一样多样和有趣的结构。虽然这样的提议在物理实验室中已经越来越多地被想象出来，但是到目前为止科学家们还没有找到确认或否认这些提议的方法。

4.黑暗力量存在吗？

除了额外的暗物质粒子，还有一种可能性，即暗物质经历的力量与普通物质感受到的力量类似。一些研究人员已经在寻找“暗光子” ，它类似于产生电磁力的普通粒子之间的光子交换，只不过它们只能被暗物质粒子感觉到。意大利的物理学家们正准备将一束电子及其反粒子(正电子)粉碎成钻石，正如 Live Science 之前报道的那样。如果暗光子确实存在，电子-正电子对就会湮灭并产生一种奇怪的携带力的粒子，有可能打开一个全新的宇宙区域。

5.暗物质是由轴子组成的吗？

随着物理学家逐渐不再喜欢弱作用重粒子，其他暗物质粒子也开始受到青睐。最主要的替代物之一是一种假设的粒子，称为轴子，它非常轻，可能只有10的31次方，质量小于一个质子。现在人们正在进行一些实验来寻找轴子。最近的计算机模拟提高了这些轴子可能形成类似星体的物体的可能性，这可能产生可探测的辐射，这与所谓的快速无线电爆发的神秘现象非常相似

6.暗物质的性质是什么？

天文学家通过暗物质与普通物质的引力相互作用发现了暗物质，这表明暗物质存在于宇宙中的主要方式是通过引力作用。但是，当研究人员试图了解暗物质的真实本质时，却几乎没有什么可以继续下去的。根据一些理论，暗物质粒子应该是它们自己的反粒子，这意味着两个暗物质粒子相遇时会相互湮灭。自2011年以来，国际空间站上的阿尔法磁谱仪空间站实验(AMS)一直在寻找这种湮灭的迹象，并已经探测到了成千上万的事件。科学家们仍然不确定这些信号是否来自暗物质，而且这些信号还没有帮助他们确定暗物质到底是什么。

7.暗物质存在于每个星系吗？

由于暗物质的重量远远超过普通物质，人们常说暗物质是组织大型结构的控制力，例如星系和星系团。因此，今年早些时候，天文学家宣布他们发现了一个名为 NGC 1052-DF2的星系，它似乎几乎不包含任何暗物质，这是很奇怪的。“暗物质显然不是形成星系的必要条件，”耶鲁大学的彼得 · 范 · 多库姆当时告诉《太空网》。然而，在整个夏天，一个独立的研究小组发表了一份分析报告，表明范 · 多库姆的研究小组错误地测量了银河系的距离，这意味着它的可见物质比第一次发现的要暗淡和轻得多，而且它的质量中有更多的物质是暗物质。

8.Dama / libra 的结果怎么样了？

粒子物理学中一个长期存在的谜团是一个叫做 dama / libra 的欧洲实验的令人费解的结果。这个探测器位于 Gran Sasso 下面的一个地下矿井中，一直在寻找暗物质粒子的周期性振荡。当地球在绕太阳公转的轨道上飞行，穿过环绕我们太阳系的暗物质星系流(有时称为暗物质风)时，就会产生这种振荡现象。自1997年以来，dama / libra 声称看到了确切的信号，尽管没有其他实验看到过类似的东西。

9.暗物质会带电吗？

时间起源的一个信号使得一些物理学家提出暗物质可能带有电荷。波长为21厘米的辐射是在宇宙大爆炸后仅仅1.8亿年的婴儿期由恒星发出的。然后它被同时存在的冷氢气吸收。当这种辐射在今年二月被检测到时，它的特征表明氢比科学家预测的要冷得多。哈佛大学的天体物理学家朱利安 · 穆奥兹他假设带有电荷的暗物质可能吸走了普遍存在的氢的热量，有点像漂浮在柠檬水中的冰块。但是这个推测还有待证实。

10.普通粒子能衰变成暗物质吗？

中子是一种有限寿命的普通物质粒子。大约14.5分钟后，一个与原子脱离的孤立中子将衰变为一个质子、一个电子和一个中微子。但根据《物理评论快报》(Physical Review Letters)7月份刊登的一项研究中引用的实验结果，两种不同的实验装置给出的衰变寿命略有不同，相差大约9秒。今年早些时候，物理学家提出，如果1% 的时间里，一些中子衰变成暗物质粒子，就可以解释这种异常现象。来自新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的 Christopher Morris 和他的团队监测中子信号，这种信号可能是暗物质，但是无法探测到任何东西。根据这项研究，他们认为其他的衰变可能仍然存在。

11.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，一个理性的提问者可能会怀疑他们的研究方向是否完全错误。多年来，一小部分物理学家一直坚持这样的观点: 也许我们的引力理论是完全错误的，而且基本力在大尺度上的作用方式与我们预期的不同。这些理论通常被称为“改良牛顿力学模型” ，或者 MOND 模型，它们假定没有暗物质，恒星和星系绕着彼此旋转的超快速度是引力以令人惊讶的方式运行的结果。“暗物质仍然是一个未经证实的模型，”物理学家唐 · 林肯在一篇文章中写道。然而，这些批评者尚未说服更大范围的人相信他们的观点。最新的证据呢？这也表明暗物质是真实存在的。

原文地址：今日头条

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普通物质比作石块的话，暗物质便是流水或空气。