关于暗物质的11个最大的悬而未决的问题

zhoujingli

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（图片来源：Shutterstock）

在20世纪30年代，一位名叫Fritz Zwicky的瑞士天文学家注意到，一个遥远星团中的星系相互绕轨道飞行的速度远远快于他们应有的可见质量。他提议的不是一种看不见的物质，他称之为暗物质，可能会在这些星系上牵引重力。

从那以后，研究人员已经证实，这种神秘的物质可以在整个宇宙中找到，并且它比构成星星和人类等普通物质的正常物质丰富六倍。然而，尽管整个宇宙都看到了暗物质，但科学家们仍然大多都在摸着它。以下是有关暗物质的11个最大的未解答问题。

什么是暗物质？

（图片来源：Shutterstock）

首先也许是最令人困惑的是，研究人员仍然不确定究竟是什么暗物质。最初，一些科学家推测，宇宙中缺失的质量是由微弱的小星星和黑洞组成的，尽管详细的观察结果并没有出现这样的物体来解释暗物质的影响，正如美国物理学家唐·林肯所做的那样。能源公司的费米实验室曾为Live Science写过。目前，暗物质地幔的主要竞争者是一种假设的粒子，称为弱相互作用的大质量粒子，或WIMP，它的行为有点像中子，除了比质子重10到100倍之外，林肯写道。然而，这个猜想只会带来更多问题 - 例如......

我们可以探测暗物质吗？

（图片来源：新华/盖蒂）

如果暗物质是由WIMP制成的，它们应该在我们周围，看不见，几乎检测不到。那么为什么我们还没找到呢？虽然它们不会与普通物质非常相互作用，但是当物质穿过太空时，暗物质粒子可能会碰到质子或电子等正常粒子。因此，研究人员在实验之后建立了实验，研究了大量地下深处的普通粒子，它们可以屏蔽干扰辐射，模拟暗物质粒子碰撞。问题？经过数十年的搜索，这些探测器中没有一个能够做出可信的发现。今年早些时候，中国PandaX实验报告了最新的WIMP非检测。暗物质粒子似乎比WIMP小得多，当时告诉Live Science。

暗物质是否由多个粒子组成？

（图片来源：Maria Starovoytova / Shutterstock）

普通物质由质子和电子等日常粒子组成，也是由中微子，μ子和π介子等奇异粒子组成的整个动物园。因此，一些研究人员想知道构成宇宙中85％物质的暗物质是否也同样复杂。“没有充分理由认为宇宙中的所有暗物质都是由一种粒子构成的，”哈佛大学的物理学家Andrey Katz对Live Science的姊妹网站Space.com说。Katz说，暗质子可以与暗电子结合形成黑暗原子，产生的结构与可见世界中发现的结构一样多样和有趣。虽然在物理实验室中已经越来越多地想到这些建议，但到目前为止，找出确认或否认这些建议的方法却让科学家们望而却步。奇怪的夸克和芒斯，哦，我的！自然的最小颗粒被解剖 ]

黑暗势力存在吗？

（图片来源：Shutterstock）

除了附加的暗物质粒子外，暗物质还有可能产生类似于常规物质所感受到的力。一些研究人员已经搜索过“暗光子”，这就像在正常粒子之间交换的光子产生电磁力，除了它们只能被暗物质粒子感觉到。正如Live Science先前报道的那样，意大利的物理学家正在准备将一束电子及其反粒子（称为正电子）粉碎成钻石。如果 确实存在暗光子，那么电子 - 正电子对可能会湮灭并产生一种奇怪的携带粒子的粒子，从而可能打开一个全新的宇宙领域。

暗物质可能是由轴心构成的吗？

随着物理学家越来越不喜欢WIMP，其他暗物质粒子开始受到青睐。其中一个主要的替代品是一个被称为轴的假想粒子，这个粒子非常轻，可能只有10个被提升到比质子质量小的31倍。现在正在几个实验中搜索轴。最近的计算机模拟提出了这些轴可能形成星状物体的可能性，这可能产生可探测的辐射，这与被称为快速无线电爆发的神秘现象非常相似，正如Live Science先前报道的那样。

暗物质有什么特性？

（图片来源：NASA）

天文学家通过与普通物质的引力相互作用发现了暗物质，这表明这是它在宇宙中使其存在的主要方式。但是当试图了解暗物质的真实本质时，研究人员几乎没有什么可继续的。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。自2011年以来，国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS）实验一直在寻找这种湮灭的迹象，并且已经发现了数十万个事件。科学家仍然不确定这些是否来自暗物质，而且这个信号还没有帮助他们准确地确定暗物质是什么。

每个星系都存在暗物质吗？

（图片来源：Shutterstock）

因为它大大超过普通物质，所以暗物质通常被认为是组织大型结构（如星系和星系团）的控制力。因此，今年早些时候天文学家宣布他们发现了一个名为NGC 1052-DF2的星系似乎几乎没有任何暗物质，这很奇怪。“暗物质显然不是形成星系的必要条件，”耶鲁大学的Pieter van Dokkum 当时告诉Space.com。然而，整个夏天，一个独立的团队发布了一项分析，表明van Dokkum的团队错误地测量了与银河系的距离，这意味着它的可见物质比第一个发现的更暗，更轻，并且它的质量更多是在暗物质中而不是以前的建议。

DAMA / LIBRA结果怎么了？

（图片来源：Pigi Cipelli / Getty）

粒子物理学中一个长期存在的谜团是欧洲实验DAMA / LIBRA的令人费解的结果。这个探测器 - 位于意大利Gran Sasso山下的一个地下矿井 - 一直在寻找暗物质粒子的周期性振荡。这种振荡应该是在地球围绕太阳运行的同时在太阳系周围的暗物质流中飞行时产生的，有时称为暗物质风。自1997年以来，DAMA / LIBRA声称已经看到了这个信号，但没有其他实验看到过这样的事情。

暗物质会带电吗？

（图片来源：Shutterstock）

从一开始就有一个信号导致一些物理学家暗示暗物质可能带有电荷。在大爆炸后仅1.8亿年，宇宙初期的恒星发射出波长为21厘米的辐射。然后它被同时存在的冷氢吸收。当今年2月发现这种辐射时，它的特征表明氢气比科学家预测的要冷得多。哈佛大学的天体物理学家朱利安·穆尼奥斯（JulianMu?oz）假设带电荷的暗物质可能会从无处不在的氢气中吸走热量，就像浮在柠檬水中的冰块一样，正如他当时告诉Live Science一样。但这个猜想尚未得到证实。

普通的粒子会变成暗物质吗？

（图片来源：Shutterstock）

中子是规则的物质粒子，寿命有限。在大约14.5分钟之后，一个原子中没有的单个中子会衰变成质子，电子和中微子。但根据“物理评论快报” 7月份的一项研究中引用的实验，两种不同的实验装置为这种衰变提供了略微不同的寿命，它们之间的差异大约为9秒。。今年早些时候，物理学家们提出，如果有1％的时间，一些中子会腐烂成暗物质粒子，那么就可以解释这种异常现象。来自新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的克里斯托弗莫里斯和他的团队监测中子的信号，这些信号可能是暗物质但无法检测到任何物质。他们认为，根据该研究，其他衰变情景可能仍然存在。

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本文选自：今日头条

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暗物质，就是外星人用来编程用的。