十大暗物质理论

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尽管我们这个时代的一些最伟大的知识分子做了大量复杂的实验和贡献，暗物质还在继续。它可能占到宇宙能量密度的四分之一，但到目前为止，所有直接探测的尝试都被证明是徒劳无功的。

神秘的物质不吸收或发射光。它也不与自然的四种基本力量中的三种相互作用。这些难以捉摸的特性使我们几乎不可能确定下来。

全球的研究人员都渴望揭开暗物质的奥秘-从寻找大型强子对撞机(LHC)的WIMP到华盛顿大学(UniversityofWashington)的尖端轴子探测器。虽然一些理论预测答案将在一个额外的隐藏维度中找到，但另一些理论则倾向于黑洞和中子星。

尽管缺乏直接证据，绝大多数天体物理学家仍然认为暗物质存在。像星系自转这样的宇宙现象不能通过传统物理学来解释，除非存在一种隐藏的物质形式。

10、弱交互质量粒子(WIMP)

几十年来，暗物质最受欢迎的候选人是弱相互作用质量粒子(懦夫)假设粒子最初是在20世纪70年代作为传统粒子物理标准模型的扩展而提出的。理论上说，宇宙中充满了在大爆炸后不久形成的不可见的、带有中性电荷的粒子。

思想看不见粒子并不是什么特别新的东西。科学家们已经意识到中微子-一种难以探测到的亚原子粒子-在质量略高于零度的星系中飞奔。相比之下，WIMPs被认为要重得多，速度慢得多，它们以密集的团簇和复杂的结构在天空中跋涉。也就是说，如果他们真的存在的话。

尽管进行了大量的实验，但没有一次试图找到WIMPs是成功的。人们最初认为，日内瓦的大型强子对撞机能够说明它们的存在。但在开放近十年后，还没有发现任何证据。同样，埋在南达科他州深处的高度敏感的液态氙罐也没有发现任何发现。

由于科学家们一直未能直接探测到这些粒子，围绕WIMPs的假设现在被严重怀疑。一位天体物理学家为福布斯杂志将持续的搜索比作“醉汉在灯柱下寻找丢失的钥匙”。

完全排除WIMP将是一种疏忽。但看起来科学家们不得不重新开始研究暗物质的替代理论。

9、大质量天体紧凑型光晕物体(MACHO)

另一个对暗物质不那么奇特的解释是存在大量天体物理致密光晕天体(MACHO)。这些包括黑洞、中子星和褐矮星-由规则物质组成的超致密恒星天体。使用典型的方法无法检测到machos，因为它们发出的辐射很少或根本没有。

相反，这些沉默的巨人是通过研究来自遥远恒星的光，通过一个叫做微透镜的过程来观察的。由于其巨大的质量，MACHO弯曲和聚焦光线围绕着自己，这使得光线看起来更明亮。

失真的程度取决于机器的质量。通过观察光线，科学家能够计算出存在的隐藏物质的数量。然而，没有发现足够的MACHO潜伏在宇宙中所有的暗物质中。因此，继续寻找另一位候选人。

8、轴子

轴子被预测为带电的慢速粒子，其质量大约比电子轻10亿倍。它们与光和其他物质的相互作用相对较弱，这使宇宙学家对它们构成暗物质的潜力充满信心。但这也使得它们很难被发现。

只有来自较窄质量范围的轴子才能构成暗物质。如果它们更轻或更重的话，现在就已经观测到了。这种有限的可能性窗口意味着，与其他候选人相比，判断轴子假说的任务相对简单。

最近一次探测轴子的尝试始于2018年4月，当时华盛顿大学的天体物理学家发起了他们的轴子暗物质实验(ADMX)。根据理论，当轴子通过一个磁场它们可以自发地衰变成两个光子(单个的光包)。

如果银河系的轴子在没有被注意的情况下不断地流过地球，那么ADMX强大的磁铁就会将其中的一部分转化为微波光子。一个极其敏感的探测器已经到位，可以接收到产生的任何光子，但到目前为止，还没有证据报告。

7、格拉维蒂诺

庄重子假说深入到理论领域。物理。在20世纪60年代和70年代，科学家发展了超对称理论来解释粒子物理标准模型留下的一些空白。

超对称性预测标准模型中的每个粒子(例如，电子，光子，希格斯)应该有一个理论上的粒子。对口。这些伙伴粒子具有与原始粒子相似的性质，除了它们内在角动量的一些基本差异外。

另一种理论预测了引力子的存在-这是一种无质量粒子，它介导引力，类似于光子介导的电磁学。将这两种理论联系在一起的是引力子-假设的超对称伙伴-引力子，一些物理学家认为引力子可以构成暗物质。

6、卡鲁扎-克莱因粒子

我们的宇宙据说是由四个维度组成的-三个空间维度加上时间。然而，在上个世纪，科学家们一直在思考是否还会有更多。

扩展爱因斯坦的开创性广义相对论、理论家西奥多·卡鲁扎和奥斯卡·克莱因预测了宇宙中隐藏的第五维度。最早发表于1921年，他们的模型包括一系列假设粒子，其中最轻的是暗物质的可能候选。

由于它们的互动性，Kaluza-Klein(KK)粒子是少数几个可以直接检测到的候选粒子之一。此外，当两个KK粒子碰撞在一起时，它们会相互湮灭。

在近战中，像光子和中微子这样的粒子会被发射出去。由于它们独特的能量模式，它们可以被探测到。高能LHC继续寻找额外维度和KK粒子的证据.但到目前为止，还没有任何报道。

5、模糊暗物质

模糊暗物质是暗物质候选群体中相对较新的一种。这个理论开始在世纪之交找到动力。在那之前，只有少数人口袋物理学家们对此很感兴趣，即使在那时，他们也很少相互交流。

因此，模糊暗物质有几个不同的名字，每个名字都是由不同的研究小组独立提出的。标量场暗物质、超轻轴子状粒子、波暗物质、流体暗物质和排斥暗物质只是少数.

尽管人名太多，但理论基本上是一样的。他们假设暗物质是由大量质量极低的微小粒子形成的。在令人难以置信的寒冷温度下，粒子结合在一起形成一种奇怪的物质，称为玻色-爱因斯坦凝聚。在凝结水的形式下，这些粒子几乎没有能量，表现得像一个凝聚体。

单个粒子对周围环境几乎没有影响。然而，总的来说，它们可以扭曲星际光的光线。畸变的数量取决于暗物质粒子的质量。因此，科学家能够通过检查像新墨西哥州的超长基线阵列这样的观测站的档案数据来寻找模糊的暗物质。

4、自作用暗物质

照片信用：活科学

关于暗物质的一个关键的挫折是它拒绝服从科学家的预言。根据计算机生成的模型，这种物质应该将自己构造成一种叫做“尖点分布”的物质。这个理论预测暗物质可以被发现在银河，其中一些集中在一个密集的球体中，其余的以蒸汽的形式在周围徘徊。

在现实中，宇宙学家观察到暗物质的行为方式几乎相反：它以一种远离光晕的结构围绕着星系的边缘运行。这被命名为“核心分布”。由此产生了“尖核”问题。

为了解释核心区的差异，科学家们提出了自我相互作用的暗物质理论。这个模型提出，由于暗物质粒子是如此神秘和难以理解，它们通过物理目前无法解释的力相互作用。

然而，并不是每个人都赞同这一解释。另一种理论-暗物质加热-暗示暗物质是由星系中心推进的。能量以及恒星形成过程中产生的风。

3、无菌中微子

中微子研究是当代物理学最引人入胜的领域之一。2015年，高崎佳田和阿瑟·B·麦克唐纳被授予诺贝尔奖在物理学中证明了中微子在穿越宇宙的过程中周期性地改变了“味道”。

目前，只有三个已知的“香精“中微子-电子，μ子，和陶子。它们都太快了，无法合成暗物质。然而，伊利诺伊州费米实验室的研究人员正在寻找第四种口味和潜在的暗物质候选：无菌中微子。

他们的迷你布恩实验在强烈的粒子束中搜寻着难以捉摸的第四种味道。探测器由一个装有800吨矿物油的大型球罐组成。2018年，MiniBooNE产生了有希望的结果，暗示了无菌中微子的存在。然而，2019年报告的MINOS+实验结果与2018年的研究结果相矛盾。显然，目前还没有达成共识。

2、暗光子

如前所述，光子作为灯并调解电磁力，这是自然界的基本力量之一。为了解释暗物质的难题，一些专家提出了暗光子的概念-假设力介质类似于质量极低的普通光子。

事实上，一些研究人员认为引力波-天体涟漪-空间时间-可能是揭开这些微小粒子的关键。如果暗光子在宇宙中闪现，它们独特的信号可以被高度敏感的引力波探测器(如LIGO和处女座)接收到。

科学家们热切地等待着激光干涉仪空间天线(LISA)的发射-这是第一个基于太空的引力波观测站-看来我们离最终锁定暗物质又近了一步。

1、暗物质不存在

照片信用：cosmos.nautil.us

随着时间的推移，没有任何候选人的证据使一些物理学家怀疑他们是否已经错误。也许暗物质根本不存在。也许还有另外一种解释。

最著名的暗物质怀疑论者之一是以色列物理学家米尔格罗姆(MordehaiMilgrom)，他在20世纪80年代首次提出了他的竞争对手改良牛顿动力学(MOND)理论。米尔格罗姆在他的“特立独行”的论文中认为，传统物理学是艾萨克牛顿开始在一个非常大的范围内分崩离析。

如果这是真的，它完全改变了当前关于银河系外太空中恒星的想法。在MOND下，暗物质不需要解释它们的异常运动。

那么，暗物质是一个巨大的错误吗？

这将不是物理学家第一次犯如此大规模的错误。在19世纪，人们普遍认为，我们的宇宙充满了一种无形的物质，叫做轻金属乙醚。

几十年来，人们一直认为乙醚是光线传播所必需的。然后，1887年的关键的迈克尔逊-莫利实验从根本上证明了它的存在.在提到这一点时，Milgrom将暗物质描述为“我们这一代的以太”。

暗物质是否存在，以什么形式存在，仍然是现代科学的一个大谜团。未来的证据可能表明这里列出的所有理论都是完全错误的。

另一方面，我们可能距离重大突破还不到一步之遥。随着每一个新的暗物质探测器和每一个零结果，我们更接近于找到真相。

文章来自海外：Benjamin Thomas 图片来自网络，如有侵权联系小编删除

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本文选自：今日头条

给我闪

解绳物质，任何结构的物质都可以透过这种（解绳物质）的透镜而发挥万有引力。它的中心在诸如黑洞、中子星或褐矮星内，它通过透镜形式解密。

给我闪

暗物质是宇宙演变产物，现在技术探测不到它，现有对撞机上还证实不了它，科学真理发现是￣个漫长的过程，急于求成不了，就象寻找外星人一样。