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什么是暗物质(暗物质有多可怕)
2010年12月12日,中国首个深地下“暗物质”实验室投入使用 。说到暗物质,你知道暗物质是什么吗?
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天体物理学研究发现,在浩瀚的宇宙空中,我们所能观测到的发光恒星(包括发射X射线和γ射线的恒星)的质量,只是宇宙中物质总质量的一小部分空 。质量很大一部分来源于我们还没搞清楚的东西 。这种既盲目又真实的东西,我们称之为“暗物质” 。
科学家对暗物质的了解可以追溯到20世纪30年代初 。1933年,瑞士天文学家Zwicky在估算彗发星团的总质量时使用了两种不同的方法:光度学方法和动力学方法 。结果动力学法计算的质量比光度法计算的质量大400倍!如此巨大的误差只有一种解释:发光恒星的质量只是星系团质量的一小部分,很大一部分质量丢失了 。所以他称之为“质量荒” 。
当时这个发现并没有引起重视 。直到1978年,一些射电天文学家系统地测量了旋涡星系的自转曲线,发现距离星系中心不同距离的物体具有相同的线速度 。这个观察结果与我们熟悉的太阳系的情况完全相反 。在太阳系中,行星离中心越远,线速度越小 。这就是著名的开普勒定律告诉我们的 。而同样由引力产生的星系周围物体的运动,也应该遵循开普勒定律!正因如此,一些科学家提出,只有在星系周围存在暗物质的情况下,观测到的星系运动才能符合开普勒定律 。因此,星系中除了发光物体之外,一定还有大量不可见的暗物质这一观点逐渐被人们所接受 。在这一观点的指导下,科学家们发现了暗物质存在的许多证据 。比如1983年在距离银河系中心20万光年的地方发现了R15星,视速度为465m/s,要产生这么大的速度,银河系的总质量至少要比发光区域大10倍 。
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此外,在宇宙起源的理论研究中,科学家确实觉得应该有暗物质来使他们的理论不言自明 。
那么,暗物质到底是什么?对此,科学家们有过很多猜想:有人说暗物质是分散在宇宙中的气体空,有人说它是宇宙中的尘埃,还有人猜测它是一颗变暗的“死星”,甚至是黑洞 。这些猜想虽然都有其道理,但缺乏有力的证据,也不被学界认可 。
在众多暗物质候选者中,中微子最受人们青睐 。因为已知它存在于宇宙中,并且有大量的粒子 。尤其是1980年,苏联理论与实验物理研究所宣布中微子的静止质量可能不等于零,给中微子与暗物质空的关系带来了丰富的想象空间 。由于中微子数量众多,即使它们的静止质量非常小,它们的总质量仍然相当可观 。此外,大多数中微子不发光,只有微弱的电磁效应,等等 。这些特性使它们都非常像暗物质 。
当然,粒子物理学家也预言了一些新粒子作为暗物质的候选者,如引力粒子、光学粒子、胶体粒子和Z粒子等 。不幸的是,到目前为止,这些假设的新粒子都没有被发现 。看来要揭示暗物质的真面目,还有很长的路要走 。
【暗物质究竟有多可怕 什么是暗物质】
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