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20世纪,科学家发现了“宇宙微波背景辐射”,通过观测宇宙微波背景辐射,科学家可以推断出宇宙的年龄、膨胀速度和能量密度等信息。在经过细致计算和分析后,科学家疑惑地发现,按照现有观测和理论推导,宇宙不应该是如今这个样子的,除非宇宙中存在一类目前未知的物质,于是科学家将其称为“暗物质”。
“暗物质”是当今物理学界最大的谜团之一,也是物理学天空的一朵乌云。据观测,暗物质占整个宇宙质量的85%,显然不是可以忽略的部分,但人类无法直接感受到它的存在。不过由于暗物质能够干扰光波与引力场,因此可以通过间接手段来探测。但是对于暗物质到底是什么,人类仍然一无所知。
这种科学家无法给出准确解答的物质,成为了很多民科和宗教人士的狂欢之地。不断有人宣称,暗物质其实就是灵魂与鬼魂的真相。这些观点除了显示其脑洞够大之外,没有任何证据支撑。
这里我来简要介绍两个暗物质相关的进展吧。
第一个是关于暗物质粒子尺度的理论推算。2014年7月,世界顶级科研杂志《Nature》的物理学子刊的一篇封面文章轰动了世界,国立台湾大学的学者提出,暗物质并非以往物理学家推测的“重粒子”,而是“极轻粒子”。高中物理学曾经教会我们,每个物体其实都可以视为“物质波”,而物质波的波长与物体的质量成反比。台大的物理学家通过计算,认为暗物质粒子的物质波波长大约为10,000,000,000,000,000,000km,即整个星系的尺度。最不可思议的是,他们用星系这种大尺度的基本粒子模拟出来的宇宙图景,符合目前所有的观测数据……这意味着,我们很可能生活在极其浓稠的“暗物质液体”中,这种“液体”的密度比水高一百万倍,但我们完全感受不到,因为暗物质与我们没有任何交互作用。
第二个是关于暗物质探测的实验。暗物质虽然不能直接被观测到,但可以通过一些间接手段进行探测。中国目前在暗物质空间探测领域是国际领跑者,中科院2015年发射的暗物质粒子探测卫星,采用空间间接探测方法来对暗物质进行探测,其中的核心部件BGO量能器是世界上最先进的。这颗卫星也是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。
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