暗物质最有可能是什么样的粒子？

dazidan

暗物质最有可能是什么样的粒子？

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暗物质 Dark Matter
什么是暗物质?暗物质(包括暗能量)被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中90%以上的物质含量,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到(约5％左右).暗物质无法直接观测得到,但它却能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到.科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设,但直到目前还没有得到充分的证明.
几十年前,暗物质(dark matter)刚被提出来时仅仅是理论的产物,但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分.暗物质的总质量是普通物质的6.3倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成.暗物质的本质现在还是个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话,那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致.不过,最近对星系以及亚星系结构的分析显示,这一假设和观测结果之间存在着差异,这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地.通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型,为暗物质本性的研究带来新的曙光.
大约65年前,第一次发现了暗物质存在的证据.当时,弗里兹·扎维奇发现,大型星系团中的星系具有极高的运动速度,除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上,否则星系团根本无法束缚住这些星系.之后几十年的观测分析证实了这一点.尽管对暗物质的性质仍然一无所知,但是到了80年代,占宇宙能量密度大约20%的暗物质以被广为接受了.
在引入宇宙膨胀理论之后,许多宇宙学家相信我们的宇宙是平直的,而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的（这一临界值用于区分宇宙是封闭的还是开放的）.与此同时,宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙,其中能量密度都以物质的形式出现,包括4%的普通物质和96%的暗物质.但事实上,观测从来就没有与此相符合过.虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差,但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值,而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐.
当意识到没有足够的物质能来解释宇宙的结构及其特性时,暗能量出现了.暗能量和暗物质的唯一共同点是它们既不发光也不吸收光.从微观上讲,它们的组成是完全不同的.更重要的是,像普通的物质一样,暗物质是引力自吸引的,而且与普通物质成团并形成星系.而暗能量是引力自相斥的,并且在宇宙中几乎均匀的分布.所以,在统计星系的能量时会遗漏暗能量.因此,暗能量可以解释观测到的物质密度和由暴涨理论预言的临界密度之间70-80%的差异.之后,两个独立的天文学家小组通过对超新星的观测发现,宇宙正在加速膨胀.由此,暗能量占主导的宇宙模型成为了一个和谐的宇宙模型.最近威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe,WMAP）的观测也独立的证实了暗能量的存在,并且使它成为了标准模型的一部分.
暗能量同时也改变了我们对暗物质在宇宙中所起作用的认识.按照爱因斯坦的广义相对论,在一个仅含有物质的宇宙中,物质密度决定了宇宙的几何,以及宇宙的过去和未来.加上暗能量的话,情况就完全不同了.首先,总能量密度（物质能量密度与暗能量密度之和）决定着宇宙的几何特性.其次,宇宙已经从物质占主导的时期过渡到了暗能量占主导的时期.大约在“大爆炸”之后的几十亿年中暗物质占了总能量密度的主导地位,但是这已成为了过去.现在我们宇宙的未来将由暗能量的特性所决定,它目前正时宇宙加速膨胀,而且除非暗能量会随时间衰减或者改变状态,否则这种加速膨胀态势将持续下去.
不过,我们忽略了极为重要的一点,那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了.宇宙尽管在极大的尺度上表现出均匀和各向同性,但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团、巨洞以及星系长城.而在大尺度上能过促使物质运动的力就只有引力了.但是均匀分布的物质不会产生引力,因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落,而这些涨落会在宇宙微波背景辐射（CMB）中留下痕迹.然而普通物质不可能通过其自身的涨落形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留下痕迹,因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来.
另一方面,不与辐射耦合的暗物质,其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍.在普通物质脱耦之后,已经成团的暗物质就开始吸引普通物质,进而形成了我们现在观测到的结构.因此这需要一个初始的涨落,但是它的振幅非常非常的小.这里需要的物质就是冷暗物质,由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名.
在开始阐述这一模型的有效性之前,必须先交待一下其中最后一件重要的事情.对于先前提到的小扰动（涨落）,为了预言其在不同波长上的引力效应,小扰动谱必须具有特殊的形态.为此,最初的密度涨落应该是标度无关的.也就是说,如果我们把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和,那么所有正弦波的振幅都应该是相同的.暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱（其谱指数n=1）.WMAP的观测结果证实了这一预言,其观测到的结果为n=0.99±0.04.
但是如果我们不了解暗物质的性质,就不能说我们已经了解了宇宙.现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞.但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的,暗物质中的绝大部分现在还不清楚.这里我们将讨论暗物质可能的候选者,由其导致的结构形成,以及我们如何综合粒子探测器和天文观测来揭示暗物质的性质.

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天文学家对宇宙中物质的平均密度做了大量研究。研究这个问题的方法之一是在一小片星空中数星系的数量。如果我们知道了恒星的平均质量以及星系中恒星的平均数目，我们就可以对宇宙中所有发光物质——发光物质就是我们日常生活中见到的普通物质，包括我们人，森林，草原，恒星间稀薄的气体和尘埃等——的平均密度有一个估计。

还有一种天文观测，是研究星系团中星系的运动。这个运动非常缓慢，以至于我们根本无法在星系团内观察到星系改变位置。但观测表明同一星系团内不同星系的红移存在微小的差别，这说明星系存在相对于星系团质心的运动。

这些运动的速度与每个星系受到星系团中其他成员的引力有关，相应地这就依赖于星系团的总质量。通过测量这些速度，天文学家就可以确定星系团内所有物质的平均密度，而不管这些物质是否发光。

基于这些观测及其他一些观测，天文学家得出结论发光物质只是宇宙中存在物质的一小部分。宇宙中绝大多数物质都不是发光物质，即暗物质。截至目前为止，暗物质到底是什么，科学家还没有统一的说法。

暗物质的候选对象有WIMPs（弱相互作用重粒子，是物理学家假设的一种比现有加速器实验里产生的粒子重得多的亚原子粒子）和MACHOs（晕内大质量高密度天体，包括像黑洞这样可以在星系周围形成“晕”的天体）。

不管暗物质到底是什么，它都是迄今为止宇宙中物质存在的主要形式。据研究，宇宙中每千克普通物质有五千克暗物质与之对应。

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因为没有科学仪器，我只能谈哲学逻辑：微观粒子是由时间（暗能量）空间（正能量）自旋形成的，颜色是由不同角度相互自旋能量折射而产生的，密度高的物质（如有色金属物质）是由单体自旋微观粒子叠加而自然造就的，因为它们没有另一种暗物质（形质）的控制，体积会无限叠加增大的，如自旋的三体中微子通过叠加折射形成了电子，质子，中子进而为原子，分子到有色密度物体（地球――天体……），那么软物质就不同了，能量与暗能量自旋形成的微观粒子（中微子）另外又复加了一个暗物质（形质）来控制着不与外界发生反应的净粒子（中微子），让祂们按暗物质的形律叠加就形成了植物粮食（植物根，茎，叶是普通光合作用，那么种子为智慧的三体中微子叠加），当植物的种子成熟了，暗物质形质就远去了，植物的生长大小也是由暗物质来决定的，所以我们把植物的暗物质叫做皮质。这样大家就知道了什么是生命的面质了吧？面质就是暗生命。我不把她们叫做什么神啊，灵魂什么的。都是人类！奥，还没谈宇宙网质呢？在天体地球形成之初（微观粒子相续叠加），自然有一位高智慧尸体（网质）随其而入（但是这位智慧尸体来自于外天体中心北极星人类高科学技术时代），随着当今人类科学技术不断的超高发展，人类必然会走向天葬时代，就这样我们的地球也会升华为北极星天体中心位（由于诸尸星具备了地球的自然法则）――银河系位（网质律）宇宙位（网质律率）……。如果说宇宙来自大爆炸，那么暗能量，暗物质还有慈悲心吗？还有情于万物吗？不要认为行星随时会撞毁地球，那是对时空的侮辱，如果人类惨无人道又当别论了，一个企业对员工好就是对自己好！一个国家对人民好就是对自己好！一个世界对人类好那就是对地球好！谢谢大家！！

bigocean

在宇宙大爆炸之前暗物质就已经诞生啦。？而且是奇异的亚原子粒子？反正不是由你我了电子和光子做的而是暗物质粒子！不尽如此却看不见了引力让重子物质紧紧的聚集一起！但由于暗物质粒子互相发生了碰撞湮灭产生的的能量使有了更多的普通粒子！或因宇宙加速膨胀之后涨落密度迅速。下降暗物质粒子数量就固定下来了阻止了碰撞了速度！可万有引力把原始热气体云团吸引过来但由于密度比较均匀光滑无法吸引过来加上给云团增加了质量紧紧的包团在一起促成了第一代恒星。暗星！由暗物质提供动力。两个暗物质粒子相互碰撞湮灭产生的能量来提供动力穿在内核是由恒星引力吸引过来密度越来越大但无法提供动力？塌缩成了超大质量黑洞