宇宙中尽管有数不清的行星、恒星、气体、尘埃、星系，以及我们在其中发现的更多物质，但宇宙的构成超乎我们的想象。在最大的宇宙尺度上，我们在所有地方都同样发现：没有足够的物质来解释我们观察到的引力效应。物质聚集成一个宇宙网，星系群伴随着内部快速移动的星系而变得巨大，单个星系以巨大的速度旋转，一直到它们的边缘都保持很大。
如果没有五倍于重子物质（由质子、中子和电子构成）的其他物质存在，这一切都是不可能的，这种神秘的物质被称为暗物质。然而，如果暗物质是真实的，那就意味着我们的银河系也有暗物质晕，其中一些暗物质经过了
太阳系、地球甚至是地球上的每个人。
宇宙年轻时，一切都比现在更热、更密集、更均匀。在早期，有一些稍微异常密度的地区，那里的物质含量比平均水平要高。引力优先吸引更多的物质到像这样的区域，但是辐射会把物质推回去。
如果我们所拥有的只是正常物质和它的组成粒子来伴随这种辐射，那么今天存在的星系和星系团将会与我们所观察到的完全不同。但是如果暗物质与正常物质的比例是5:1，那么理论上，我们可以复制宇宙结构网来匹配我们的观测结果。
暗物质存在的一个后果是，它暗示了宇宙中形成的每一个大型结构，比如一个星系，都会有一个巨大的、弥散的暗物质晕围绕着它。在每个星系的内层，正常（基于原子）物质会聚集在那里，因为正常物质会与自身和辐射碰撞及相互作用。但是暗物质仅仅只是穿过了一切：它本身、普通物质、光子等等。
只有在引力相互作用下，暗物质粒子才没有办法失去它们开始时的巨大动量。在宇宙的130多亿年的历史中，每一个暗物质粒子到现在为止可能只穿过银河系中心十几次。
在最大尺度上，暗物质主宰着宇宙。但是我们现在离银河系中心只有2.6万光年，正常物质局部比暗物质更丰富。人类的密度与水的密度相当：每立方米1000千克（kg/m^3）。那暗物质的密度呢？
即使是基于我们能编造的最真实的模拟，我们所处地区的暗物质的局部密度要小很多倍：大约10^-21 kg/m^3。如果把地球上所有人类体内的暗物质都加起来，它也不会超过一纳克（10亿分之一克）。
如果把从太阳到海王星轨道中的所有太阳系暗物质加起来，总计只有大约10^17 kg，是一个略大的小行星的质量。然而，因为它没有正常物质所进行的碰撞相互作用，它不会随太阳系移动。它不会绕太阳转；不会在银河系中心随太阳或其他恒星移动；不会待在一个平面；不会绕银河系的圆盘旋转。换句话说，这种物质在引力的影响下，以相对地球非常快的速度移动。
如果想知道在给定的时间内，有多少暗物质穿过人体，只要把四个数字相乘即可，分别是暗物质的密度，暗物质可以击中的一个人的表面积，暗物质的速度，要了解的时间段。
通常一个人的表面积是1.7平方米。由于暗物质以随机的角度出现，经过计算估计，暗物质接触到的大约是0.6平方米
我们的太阳系以200 km/s的速度围绕着银河系中心运行，但是加入暗物质后运动速度应该相对较快：接近350 km/s。总之，这意味着暗物质相对于地球上的人类来说，移动速度大约是400 km/s。而且我们可以计算任何想了解的时间段，每一秒，一年，或普通人的一生（100年）。
虽然在任何时刻，人体内只有10^-22kg的暗物质，但更大的数量持续不断地经过人体。每秒，每个人会经历2.5 ×10^-16kg的暗物质穿过身体；每年，大约10^-8kg的暗物质穿过人体；在人的一生中，总共有大约1毫克的暗物质穿过身体。
事实上，这些数字不仅让我们了解到一些关于我们身体和身体内的东西，还教会我们如何梦想着寻找暗物质。无论暗物质是由极低质量还是极高质量的粒子组成的，我们都知道暗物质穿过一个人和任何一个给定体积的探测器的质量。如果我们假定知道暗物质的质量，那我们可以计算出穿过任何物体的暗物质粒子数。
几十年来，物理学家一直在建造更大、更灵敏的暗物质探测器，试图探测暗物质和正常物质之间可能存在的微小的相互作用。当今最先进的探测器使用的是具有极大质量核子的原子，来寻找反冲或其他相互作用的迹象。到目前为止，所有的直接检测技术都毫无成果。
据我们所知，暗物质存在于各个方向上。它可能是我们肉眼看不见的，但我们能感受到它的引力。它穿过了宇宙中所有的物质，包括人类，就像它根本就不存在一样。它除了影响弯曲时空外，不会产生任何碰撞或相互作用，它不会成堆、聚集或形成像暗原子、暗分子这样的结构。
然而，如果暗物质哪怕有与正常物质或辐射发生碰撞的最微小迹象，我们就能探测到它。在人的一生中，大约一毫克的暗物质会穿过身体。如果有一个暗物质粒子与人体内一个质子或电子相互作用，我们就有机会探测到它。
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发表于 2018-7-4 20:46:04
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