暗物质的十一个未解之谜

zyby

在1930年代，一位名叫弗里兹·扎维奇的瑞士天文学家注意到，在遥远的星系团中，星系的运行速度远远快于它们所能看到的质量。他提议的是一种被称为暗物质的隐形物质，可能是引力作用于这些星系。

此后，研究人员证实，这种神秘物质可以在整个宇宙中找到，它的含量是构成恒星和人类等普通物质的正常物质的六倍。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。以下是关于暗物质的11个最大的未解问题。

什么是暗物质？

首先，也许最令人困惑的是，研究人员仍然不确定暗物质究竟是什么。最初，一些科学家推测宇宙中丢失的物质是由微弱的小恒星和黑洞组成的，尽管详细的观测并没有发现足够多的此类物体来解释暗物质的影响，正如美国能源部费米实验室的物理学家唐·林肯先前为《生命科学》所写的那样。目前暗物质的主要竞争者是一种被称为弱相互作用质量粒子（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，林肯写道。然而，这一猜想只引出了更多的问题。

我们能探测到暗物质吗？

如果暗物质是由弱相互作用质量粒子形成，那么它们应该在我们周围。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，但暗物质粒子在穿越太空时，像质子或电子一样撞击普通粒子的可能性总是很小的。因此，研究人员建立了一个又一个的实验来研究地下深处的大量普通粒子，在那里它们被屏蔽，不受可能模拟暗物质粒子碰撞的干扰辐射。经过几十年的搜索，这些探测器中没有一个有可信的发现。今年早些时候，中国的PandaX实验报告了弱相互作用质量粒子未被发现。加州大学河滨分校的物理学家海博宇当时在接受《现场科学》采访时说，暗物质粒子似乎比弱相互作用质量粒子小得多，并且不易于研究。

暗物质是由多个粒子组成的吗？

普通物质是由许多不同的粒子如质子和电子组成的，还有一大堆更奇特的粒子如中微子、μ子和π。因此，一些研究人员怀疑占宇宙物质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（Andrey Katz）对《生活科学》的姊妹网站Space.com说：“没有充分的理由假设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一样多样和有趣的结构。尽管这些提议在物理实验室中越来越多地被想象出来，但科学家们至今还没有找到一种方法来证实或否认这些提议。

黑暗势力存在吗？

除了暗物质的附加粒子，暗物质也有可能经历类似于常规物质所感受到的力。一些研究人员已经在寻找“暗光子”，这就像普通粒子之间交换的光子，产生电磁力，只是它们只能被暗物质粒子感受到。意大利物理学家正准备将一束电子及其反粒子（正电子）粉碎成一颗钻石，正如之前的《生命科学》报道的那样。如果暗光子确实存在，电子正电子对可以湮灭并产生一种奇怪的载力粒子，可能打开一个全新的宇宙。

暗物质可以由物质构成吗？

随着物理学家越来越不喜欢弱相互作用质量粒子，其他暗物质粒子也开始受到青睐。一个主要的替代物是一个假设的粒子称为轴子，它将是非常轻的，也许只有质子的万分之一质量。在一些实验中，人们正在寻找轴子。最近的计算机模拟已经提出了这些公理可以形成星状物体的可能性，这可能产生可探测的辐射，这与先前被报道的生命科学中类似于快速射电爆发的神秘现象非常相似。

暗物质有什么性质？

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，这表明这是暗物质在宇宙中存在的主要方式。但是，当研究人员试图了解暗物质的真实性质时，却几乎没有什么可继续的了。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在相遇时会相互湮灭。国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS）实验自2011年以来一直在寻找这种毁灭的信号，并已经探测到数十万次事件。科学家们仍然不确定这些物质是否来自暗物质，而且这个信号还没有帮助他们确定到底是什么暗物质。

每个星系都存在暗物质吗？

因为暗物质比普通物质大得多，暗物质常被认为是控制星系和银河团等大型结构的控制力。因此，奇怪的是，今年早些时候，天文学家宣布，他们发现了一个名为NGC1052-DF2的星系，似乎根本不包含任何暗物质。”耶鲁大学的皮特多坤教授曾提出：“暗物质显然不是形成星系的必要条件。”然而，2018年，另一个研究小组发表了一份分析报告，指出范多库姆的研究小组错测了与银河系的距离，这意味着它的可见物质比第一次发现的要暗得多，也比先前提出的更轻，而且它的质量更多地在暗物质中。

DAMA/LIBRA试验的结果如何？

粒子物理学中一个由来已久的谜团是一个被称为DAMA/LIBRA的欧洲实验的令人费解的结果。这个探测器位于意大利格兰萨索山下的一个地下矿井中，一直在寻找暗物质粒子的周期振荡。当地球在绕太阳的轨道上运行时，当它穿过环绕太阳系的暗物质银河流（有时称为暗物质风）时，这种振荡就会产生。自1997年以来，DAMA/LIBRA一直声称能准确地看到这个信号，尽管没有其他实验能看到这样的信号。

暗物质能带电荷吗？

一些物理学家认为暗物质可能带有电荷。宇宙大爆炸后仅1.8亿年，宇宙早期的恒星就发出了波长为21厘米的辐射。然后被同时存在的冷氢吸收。当今年2月探测到这种辐射时，它的特征表明氢比科学家们预测的要冷得多。哈佛大学的天体物理学家朱利安·穆尼奥斯（Julian Mu?oz）假设，带电荷的暗物质可以从无处不在的氢中吸走热量，就像他当时告诉《生活科学》（Live Science）的那样，这种氢有点像漂浮在柠檬水中的冰块。但这一猜想尚未得到证实。

普通粒子能衰变为暗物质吗？

中子是寿命有限的规则物质粒子。大约14.5分钟后，一个从原子中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。但是根据《物理评论快报》7月份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，两者相差约9秒。今年早些时候，物理学家提出，如果有1%的时间，一些中子正在衰变为暗物质粒子，这就可以解释这种异常现象。来自新墨西哥洛斯阿拉莫斯国家实验室的克里斯多夫·莫利斯和他的团队监测中子的信号，这可能是暗物质，但无法探测到任何东西。他们认为，根据这项研究，其他的衰变情况可能仍然存在。

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，怀疑他们所做的一切是否都错了也许是合理的。许多年来，少数物理学家提出了这样的观点：也许我们的引力理论是完全错误的，基本力在大尺度上的作用与我们预期的不同。通常被称为“修正牛顿动力学”或蒙德模型，这些建议假定没有暗物质，而恒星和星系相互旋转的超快速度是重力以惊人方式表现的结果。“暗物质仍然是一个未经证实的模型，”物理学家唐·林肯在《生命科学解释》中写道。然而，批评者还没有说服更大范围的人相信他们的想法。这也许表明暗物质是真实的。

原文地址：今日头条

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暗物质(暗色的冷果星球，有暗的…)但太阳也有黑色的，月亮有棕色的，但发兄灬。