為什么科學(xué)家們要追尋暗物質(zhì)？
出品：科普中國
制作：悟空粉絲團
監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心
此時悟空在天上一刻不停得找尋暗物質(zhì)，但是在上個世紀(jì)的很長一段時間里，人們并沒能成果證明暗物質(zhì)的存在。常說，“眼見為實”，那么科學(xué)家為什么認(rèn)為不可見的暗物質(zhì)是存在的呢？
來自兩大領(lǐng)域的證據(jù)
自茨威基二十世紀(jì)30年代發(fā)現(xiàn)并命名“暗物質(zhì)”后，直到二十世紀(jì)70年代，證明暗物質(zhì)存在的研究才真正取得進展。為什么在長達四十年的時間里，暗物質(zhì)研究都沒有進展呢？
當(dāng)時，天文學(xué)家剛剛意識到星系是由恒星組成的巨型集合體。茨威基觀測后發(fā)座星系團時，對愛因斯坦理論的驗證剛剛起步，首次宇宙測量正在進行，核物理學(xué)家剛剛開始發(fā)展解釋大爆炸和超新星的理論。星系復(fù)雜而遙遠，暗物質(zhì)問題沒有立即引起天文學(xué)家的關(guān)注，也不足為奇。
二十世紀(jì)70年代早期，技術(shù)、天文學(xué)和粒子物理的進步為暗物質(zhì)研究奠定了基礎(chǔ)。廣義相對論和核物理在關(guān)于早期宇宙的大爆炸理論中“攜手”，更大的望遠鏡和更精準(zhǔn)靈敏的光探測器提升了天文觀測的速度和質(zhì)量，微型計算機的降價使從事物理和天文研究的機構(gòu)有能力購進用于天文計算的高性能計算機。各領(lǐng)域的進步都為拉開暗物質(zhì)綜合研究的序幕做好了準(zhǔn)備。不久，兩個重要的研究“應(yīng)運而生”，來自計算機模擬和天文學(xué)觀測的證據(jù)再次證明宇宙中存在暗物質(zhì)。
1973年，供職于普林斯頓大學(xué)的天文學(xué)家歐斯垂克（Jeremiah Ostriker）和皮伯斯（James Peebles）使用數(shù)值模擬研究星系演化。他們應(yīng)用多體數(shù)值模擬（N-body simulation）將300個質(zhì)點編入計算機程序，以此代表一個星系中圍繞中心點轉(zhuǎn)動的恒星群。在他們模擬的星系中，靠近中心處的質(zhì)點較多，邊緣處的質(zhì)點較少。模擬運行時，程序通過牛頓定律計算每對質(zhì)點之間的引力，顯示出質(zhì)點在短時間內(nèi)如何運動。通過多次計算，歐斯垂克和皮伯斯能夠“追蹤”星系中所有質(zhì)點在長時間內(nèi)的運動情況。
歐斯垂克和皮伯斯。圖片來源： AIP, Physics Today Collection and Tenn Collection.
歐斯垂克和皮伯斯發(fā)現(xiàn)，大部分質(zhì)點在一個軌道周期（質(zhì)點環(huán)繞軌道一周需要的時間）內(nèi)就會“壓縮”為接近星系中心的高密度條狀物，僅有少數(shù)質(zhì)點向更靠近邊緣處的位置運動。這與通常情況下觀測到的優(yōu)美的螺旋形或橢圓形星系完全不同。但如果在模擬中加入相當(dāng)于所有質(zhì)點總質(zhì)量3-10倍的均勻分布的靜態(tài)質(zhì)量，輸出的星系結(jié)構(gòu)就變得合理了。歐斯垂克和皮伯斯的數(shù)值證據(jù)可以證明，要形成我們觀測到的星系結(jié)構(gòu)，暗物質(zhì)的參與是不可或缺的。
與此同時，供職于華盛頓卡內(nèi)基研究所的天文學(xué)家福德（Kent Ford）和魯賓（Vera Cooper Rubin）開始對仙女座星系（galaxy of Andromeda）的恒星運動進行細致觀測。星系非常龐大，即便是以每秒200公里的速度運動的恒星，看起來也像是靜止的，天文學(xué)家需要通過多普勒頻移計算其運動速度。早期，測量仙女座星系不同部位的恒星速度極為困難。當(dāng)時，用于測量頻移的光譜儀很長時間才能聚集足夠的光線，對仙女座星系某個特定部位的觀測需要耗費數(shù)小時甚至數(shù)個夜晚。整合幾次觀測的圖像也面臨重重挑戰(zhàn)，結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)誤差。70年代早期，更加靈敏的光探測器縮短了觀測時間，為在更大范圍內(nèi)進行星系觀測帶來曙光。
魯賓正在測量星系光譜，她用看起來像顯微鏡的設(shè)備發(fā)現(xiàn)光譜中的微小差別，通過這些差別得出星系各個部分轉(zhuǎn)動的速度。
圖片來源：Carnegie Institute of Washington
福德和魯賓用新的探測器測量了仙女座星系內(nèi)部和附近氫氣云的速度。這些氫氣云繞星系做軌道運動，這在很大程度上類似于恒星在星系內(nèi)部的軌道運動。福德和魯賓設(shè)想，與邊緣處的氫氣云相比，星系可見邊緣外的氫氣云應(yīng)該以更慢的速度運動。倘若星系的質(zhì)量集中在發(fā)光之處，福德和魯賓的設(shè)想就符合維里定理的推測。但他們的發(fā)現(xiàn)恰恰相反：星系可見邊緣外的氫氣云的軌道速度保持不變。如果牛頓引力定律是正確的，星系可見邊緣外必定存在額外的不發(fā)光的物質(zhì)。魯賓認(rèn)為，如果仙女座星系符合牛頓引力定律，該星系必定含有暗物質(zhì)，離星系中心處越遠、暗物質(zhì)的數(shù)量越多。下圖中的綠點表示實際觀測到的M33星系中物體的軌道運動速度（豎軸）和該物體到星系中心點距離（橫軸）之間的關(guān)系。位置較低的黃色虛線表示根據(jù)星系內(nèi)的發(fā)光物推算的M33星系內(nèi)物體的軌道速度。綠色的點明顯與虛線不符：星系外的物體的軌道速度遠快于預(yù)期。但如果星系中含有大量不發(fā)光物體，遠離星系中心的物體就會以更快的速度運動。綠色實線是以M33星系內(nèi)含有暗物質(zhì)為前提推算的物體軌道運動速度。這些軌道運動曲線為暗物質(zhì)的存在提供了強有力的間接證據(jù)。
圖片來源：M33 Image: NOAO, AURA, NSF, T.A.Rector.
第三種證據(jù)
到上世紀(jì)70年代末期，兩種關(guān)于暗物質(zhì)的證據(jù)已“脫穎而出”。星系團內(nèi)的星系運動和氣體云繞個體星系的運動證明，要么星系和星系團中存在大量看不見的物質(zhì)，要么我們對引力的理解從根本上就是錯誤的。而對星系形成的模擬也顯示，要形成我們在夜空中觀測到的螺旋形和橢圓形星系，大量暗物質(zhì)的參與不可或缺。上世紀(jì)90年代，隨著大氣層外的射電望遠鏡“繪出”宇宙微波背景（cosmic microwave background），第三種證據(jù)浮出水面。
新的證據(jù)來自早期宇宙。天體物理學(xué)家相信，大爆炸發(fā)生約一秒鐘后，由質(zhì)子、中子、光子、電子和其它次原子粒子組成的致密混合物充斥了宇宙。當(dāng)時溫度極高，以至于電子無法與質(zhì)子結(jié)合形成原子。所有粒子高速分散，使所有存在形式保持相同的溫度，即彼此處于熱平衡狀態(tài)。光子也在遠離帶電的質(zhì)子和電子，但它們無法到達很遠的地方。
在宇宙膨脹的過程中，溫度下降至約10億開氏度。質(zhì)子和中子開始結(jié)合，形成原子核。在大爆炸發(fā)生約39萬年后，持續(xù)的膨脹和降溫使宇宙溫度下降到約3000開氏度。此時，所有電子和質(zhì)子均已結(jié)合形成電中性的氫原子，所有其它帶電粒子均已衰變。初始時期的氫氣形成后，宇宙對于光子來說變得“暢通無阻”，此后的130多億年中，它們始終在宇宙中穿行。這些來自早期宇宙的“古老”光子帶有一個微波波長，也就是人們所說的宇宙微波背景。
中性的氫氣形成前，物質(zhì)在空間中幾乎是均勻分布的，但量子力學(xué)的波動會引起普通物質(zhì)和暗物質(zhì)密度的微小變化。引力將普通物質(zhì)和暗物質(zhì)拉向每次波動的中心。暗物質(zhì)向中心移動時，普通物質(zhì)會填充進來，直至光子的壓力將其推回并導(dǎo)致普通物質(zhì)向外移動。引力的壓力超過光子壓力時，物質(zhì)才會再次向內(nèi)填充。每次波動“周而復(fù)始”，波動頻率由其大小決定。這種起伏會影響普通物質(zhì)的溫度，使其在向內(nèi)填充時升溫，向外移動時降溫。暗物質(zhì)不與光子發(fā)生相互作用，不受這種效應(yīng)的影響。
中性的氫氣形成時，物質(zhì)向內(nèi)填充過的區(qū)域比周邊區(qū)域溫度高。反之，物質(zhì)“流出”的區(qū)域溫度相對較低。物質(zhì)在空間不同區(qū)域的溫度以及與其保持熱平衡的光子能夠反映出暗物質(zhì)在初始密度波動中的分布情況和普通物質(zhì)的情況。電子和質(zhì)子形成中性氫氣時，這種溫度變化模式被“凍結(jié)”在宇宙微波背景中。因此宇宙微波背景中的溫度變化圖能夠揭示大爆炸發(fā)生39萬年后不同類型物質(zhì)的位置和數(shù)量。
歐洲普朗克宇宙探測器團隊于2013年發(fā)布的宇宙微波背景圖。圖片來源：ESA
2013年3月21日，歐洲普朗克宇宙探測器團隊發(fā)布了新的全宇宙微波背景圖。圖像表明，宇宙的年齡比研究人員之前的推測稍微古老一些。這張宇宙的“嬰兒照”將細微的溫度變化鐫刻在深空中。鐫刻下的印記反應(yīng)出宇宙在初始時期“泛起的漣漪”，這些“漣漪”帶來了目前星系團和暗物質(zhì)組成的廣袤的宇宙網(wǎng)絡(luò)。該團隊推算，宇宙的年齡為137.980.37億歲，由4.9%的普通物質(zhì),26.8%的暗物質(zhì)和68.3%的暗能量組成。
在這三大證據(jù)的面前，暗物質(zhì)的面目逐漸越來越清晰起來。
導(dǎo)語：暗物質(zhì)是否純屬揣測，能稱之為科學(xué)嗎？
關(guān)于“暗物質(zhì)真的存在嗎？為什么讓科學(xué)家苦苦追尋？”這個問題，小編整理了多個來源的用戶回答，供大家更全面的了解。
1、以下觀點被70人點贊、并有51個交流討論：
暗物質(zhì)的存在一經(jīng)證實，意味著人類首次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的形式，將是物理學(xué)的重大突破。什么是暗物質(zhì)？看不見、摸不著、重如山？在現(xiàn)代天文學(xué)界和物理學(xué)界，有一個被科學(xué)家稱為“世紀(jì)之謎”的問題待解，它也是困擾現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的一個重大難題，這便是暗物質(zhì)，暗物質(zhì)的本質(zhì)到現(xiàn)在還不清楚。暗物質(zhì)被稱為“世紀(jì)之謎”。它“霸占”了宇宙95%的地盤，卻摸不到看不著，甚至讓愛因斯坦都迷糊了，否認(rèn)了它的存在。令人興奮的是，經(jīng)過10年觀測，紫金山天文臺專家捕捉到了很可能是暗物質(zhì)留下的“足跡”——高能電子，這可能是暗物質(zhì)存在的一個2008年11月20日，《Nature》上發(fā)表了中國天文學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員常進與國外同行合作的宇宙高能電子空間觀測新發(fā)現(xiàn)《宇宙電子在3000-8000億電子伏特能量區(qū)間發(fā)現(xiàn)“超”》。如果這一成果被進一步證實，這將是人類第一次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅的可能證據(jù)，也將是現(xiàn)代物理學(xué)的重大突破。
2、精彩回答：
無論是銀河系里的恒星，還是有智慧的人類概莫能外。現(xiàn)代科學(xué)將原子細分為多種不同類型的基本粒子，然后又根據(jù)它們的基本相互作用類型進行分類。也就是說，物理學(xué)家眼中的世界是基本粒子+基本相互作用。其次，宇宙學(xué)家把宇宙的膨脹速度的大小，跟所有觀測到的星系、塵埃、輻射等等物質(zhì)的總質(zhì)量放進廣義相對論方程里比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)宇宙的總質(zhì)量應(yīng)該遠遠大于已知物質(zhì)的總質(zhì)量。第三，物理學(xué)家曾經(jīng)在計算機中模擬一團原始物質(zhì)在引力和宇宙膨脹的共同作用下，逐漸聚集成星系的過程。如果假設(shè)宇宙中不存在額外的物質(zhì)，那么模擬結(jié)果就和實際的觀測對不上。如果假設(shè)存在一種大質(zhì)量的粒子，只參與弱相互作用和引力，不參與其它相互作用的話，并且占宇宙的總質(zhì)量的比例大概在20%多時，模擬結(jié)果就比較理想了。種種未知現(xiàn)象都迫使天文學(xué)家和物理學(xué)家提出，宇宙中存在一種”暗物質(zhì)“。主流觀點認(rèn)為，暗物質(zhì)是一種大質(zhì)量、弱相互作用粒子，簡稱為WIMP。我記得暗物質(zhì)的特點是在星系中呈球狀分布，而不像原子物質(zhì)聚集成一個盤。所以，地球附近的暗物質(zhì)的總質(zhì)量不會對我們產(chǎn)生影響（否則在牛頓時期就會發(fā)現(xiàn)了）。暗物質(zhì)對于理解宇宙的形成、演化，對于完善物理學(xué)基本理論都有重要意義。
3、以下觀點被24人點贊、并有13個交流討論：
正常人的思維可以接受世間萬物受到地心引力會稍稍改變方向。好吧，假如菲多可以接受把一堆物質(zhì)隨便亂扔，那為什么不干脆說我們的宇宙空間里物質(zhì)都不是均勻分布的呢？這個說法也不太難接受，只是，它始終需要一個合理的解釋。對此我們可以有兩種解釋，要么是宇宙從誕生的一開始就是不均衡的，要么就是宇宙成形之后又發(fā)生了一些事情，打破了它的平衡。我也承認(rèn)，從某種角度看，黑暗物質(zhì)就像托勒密天文學(xué)說一樣，是一種稍顯滑稽、就像是科學(xué)家們即興堆砌起來的理論體系，只是剛好能找到一些還不算太離譜的解釋。假如宇宙學(xué)家們足夠清醒、理性，他們會大方承認(rèn)我們目前對黑暗物質(zhì)并沒有合理的解釋，以后也不可能有。要說放射物在短短的幾百年間襲擊了一個模糊不清的小星球？這種說法太牽強，不足以提供對宇宙的完整認(rèn)知。但如果接受了不可能有解釋，我們就會從此放棄了。不管黑暗物質(zhì)這類說法多么牽強，它也是我們這個時代最聰明的大腦構(gòu)建出來的理論體系。如果我們不放棄、繼續(xù)鉆研這類理論，至少能繼續(xù)收集數(shù)據(jù)信息、不斷完善對宇宙的認(rèn)知。那么，子孫后代未來對宇宙的解釋，再怎么即興牽強，也會比我們目前擁有的解釋更靠譜一點。
4、精彩回答：
暗物質(zhì)并不是黑暗不可見的，不過是與我們所處的維度不一樣，（它）存在于一個高于我們所見物質(zhì)的一個更高維度，在一個時間是永恒不變的維度，人如果可以進入那個維度看見是純潔耀眼光明的,太陽系，地球，月球，乃至銀河系，河外星系所有可見物質(zhì)和可以測到距離，還有能量都在所謂暗物質(zhì)或是暗能量的依托下，完美有序的存在。所謂的真空并不存在，光子在宇宙高速傳播，是有媒介的，有能量的吸收和放出，保持完美的能量守恒，包括熱量高低運動等，比如你在鐵軌一端敲擊，可以在另一端感受震動，暗物質(zhì)是完美的，不論量子或是能量，都可以及時傳入精確的輸出。粒子撞擊實驗是看不到這個過程的，所以要想觀測到，在我們所處的維度里是不可能的。打個比方說，一條直線確定不了一個面，一個面可以存在無限條直線，不在一個維度。高維度擁有更有序更完美的更無限的能力，以至于不可測度，時間對與我們的世界更適合稱為一種變化推動的力量，而時間之下的我們空間是靜止的，時間也是一種推著歷史前進的力量，高于時間的維度，有著無限的奧秘。
5、精彩回答：
要弄明白這個問題，首先要清楚暗物質(zhì)到底是啥。實際上，暗物質(zhì)和暗能量是科學(xué)家根據(jù)宇宙中一些用現(xiàn)用理論無法解釋的現(xiàn)象而提出的猜想，以使宇宙模型得以自洽。通過觀測，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)星系中的某些恒星以及星系團中的某些星系的運轉(zhuǎn)速度與現(xiàn)有的理論并不相符，星系和星系團的質(zhì)量理應(yīng)遠遠超出我們目前所探測到的結(jié)果。于是，科學(xué)家猜想宇宙中是否還存在某種人類目前還無法探測到的物質(zhì)，即暗物質(zhì)。通常，科學(xué)家認(rèn)為暗物質(zhì)由某種未知的粒子構(gòu)成，如弱相互作用重粒子（WIMP）就是著名的暗物質(zhì)粒子候選者。上個世紀(jì)九十年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙不僅在膨脹，而且膨脹還在加速。在原有的宇宙模型上來看，這讓人倍感困惑，于是提出了暗能量的猜想作為解釋。因此，暗物質(zhì)和暗能量只是科學(xué)家根據(jù)對宇宙的觀測而提出的猜想。至于是否真的存在，會以什么樣的形式存在等都不好說。或許，根本就沒有所謂的暗物質(zhì)和暗能量，而背后隱藏著的是某種新的理論。這就好比當(dāng)年看不見摸不著卻風(fēng)靡科學(xué)界的以太一樣，背后隱藏著偉大的相對論。科學(xué)家對此苦苦追尋這不是天公地道的嗎？正所謂朝聞道,夕死可矣,探索未知本來就是科學(xué)家的事兒。更何況，這一未知的背后，隱藏著的必是驚天動地的秘密。
新浪科技訊北京時間4月18日消息，據(jù)國外媒體報道，在美國地下深處的一座實驗室，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了可證明暗物質(zhì)存在的明確跡象。暗物質(zhì)是一種神秘莫測的物質(zhì)，據(jù)信在宇宙物質(zhì)中的比重達到四分之一。一直以來，科學(xué)家從未直接觀測到這種物質(zhì)。
在建于明尼蘇達州一座礦山地下深處的實驗室，美國科學(xué)家借助實驗儀器CDMS(低溫暗物質(zhì)搜尋的英文首字母縮寫)搜尋暗物質(zhì)，最后得出了令人興奮的研究發(fā)現(xiàn)。在設(shè)計上，CDMS能夠捕獲暗物質(zhì)粒子“撞向”一臺探測器內(nèi)的原子核時發(fā)生的罕見交互作用。這臺探測器在接近深空的溫度環(huán)境下運轉(zhuǎn)。
美國物理學(xué)會的科學(xué)家報告稱，他們在實驗中發(fā)現(xiàn)大質(zhì)量弱相互作用粒子的信號強度達到3個西格馬水平，說明他們發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的可能性達到99.8%。暗物質(zhì)是一種神秘莫測的物質(zhì)，據(jù)信將宇宙中的天體聚合在一起。但迄今為止，科學(xué)家從未直接觀測到這種物質(zhì)。
德克薩斯州農(nóng)工大學(xué)高能物理學(xué)家魯帕克-瑪哈帕塔拉表示：“在高能物理學(xué)研究領(lǐng)域，只有觀測到5個西格馬或者更高的信號水平才能宣布發(fā)現(xiàn)一種粒子。這是一項非常令人興奮的發(fā)現(xiàn)，雖然按照這個標(biāo)準(zhǔn)尚無法完全令人信服。我們需要獲取更多數(shù)據(jù)以證實這一發(fā)現(xiàn)。暗物質(zhì)是我們面臨的最大謎團之一。現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)了這個引人注目的線索。”
大質(zhì)量弱相互作用粒子是一種令人難以捉摸的粒子，極少與正常的物質(zhì)發(fā)生交互作用，因此很難被探測到。科學(xué)家認(rèn)為它們偶爾會從原子核上彈開，留下可以被地下深處的探測器或者太空中的設(shè)備觀測到的少量能量，例如歐洲核子研究組織的大型強子對撞機這樣的粒子對撞機以及國際空間站上的阿爾法磁譜儀。
CDMS座落于明尼蘇達州北部索丹礦地下0.5英里(約合800米)，由美國能源部的費米國家加速器實驗室負責(zé)操作。自2003年以來，這臺儀器便開始搜尋暗物質(zhì)。CDMS采用了非常先進的探測器技術(shù)和分析技術(shù)，能夠?qū)㈡N和硅目標(biāo)冷卻到零下460華氏度，接近絕對零度，用于搜尋罕見的暗物質(zhì)粒子反彈現(xiàn)象。
科學(xué)家表示他們?nèi)孕柽M行進一步研究，證實他們的發(fā)現(xiàn)。瑪哈帕塔拉表示：“我們得出的可信度只有99.8%，我們希望能夠提高到99.9999%。在3個西格馬水平，你不過是發(fā)現(xiàn)粒子存在線索。在4個西格馬水平，你發(fā)現(xiàn)了存在證據(jù)。在5個西格馬水平，你才真正發(fā)現(xiàn)了一種粒子。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，你可以說自己能治愈99.8%的患者。這沒什么關(guān)系。但在高能物理學(xué)研究領(lǐng)域，如果可信度達到99.8%就聲稱得出一項發(fā)現(xiàn)，你就大錯特錯了。鑒于這項研究投入的3000萬美元經(jīng)費，我們必須得出更精確的發(fā)現(xiàn)。可信度達到99.8%意味著你如果將同樣的實驗重復(fù)進行幾百次，可能就有一次出現(xiàn)問題。我們希望將誤差率降低到百萬分之一。”
研究人員表示世界各地進行的不同實驗——例如在國際空間站上進行的實驗——正逐漸揭示有關(guān)暗物質(zhì)的更多信息。在提到4種用于搜尋暗物質(zhì)的實驗時，加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校的伯納德-薩多萊特表示：“在整個研究領(lǐng)域，我們實際上處于比較良好的形勢。我們能夠依靠這4種實驗尋找和發(fā)現(xiàn)可證明暗物質(zhì)存在的線索。”(孝文)
什么是暗物質(zhì)？
先來給大家科普一下：
愛因斯坦根據(jù)他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質(zhì)量的多少。
他認(rèn)為：宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質(zhì)的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)“失蹤”了，科學(xué)家將這種“失蹤”的物質(zhì)叫“暗物質(zhì)”。
近日，俄羅斯一個科學(xué)家團隊研究發(fā)現(xiàn)，早期宇宙中存在的暗物質(zhì)可能比如今多。自從宇宙初期以來，一些不穩(wěn)定的暗物質(zhì)就已開始逐漸衰變，從組成暗物質(zhì)的某種形式的粒子變成更輕的粒子。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)椭茖W(xué)家更好地了解宇宙大爆炸后的真實面目。
特卡切夫在一份聲明中表示，“現(xiàn)在，我們能夠計算出究竟有多少暗物質(zhì)已消失，以及這些不穩(wěn)定組成的相應(yīng)大小。”
宇宙中存在“暗物質(zhì)世界”嗎?
時間進入到21世紀(jì)，對于暗物質(zhì)的研究越來越深入，雖然暗物質(zhì)看不到、摸不到，但是科學(xué)家們已經(jīng)普遍相信，宇宙中存在著暗物質(zhì)。那么，是否宇宙中也有“暗物質(zhì)世界”存在呢？也就是說，在看不見的暗物質(zhì)世界里，也有和我們類似的文明存在，在暗物質(zhì)世界里猶如我們一般進行科學(xué)研究。這個問題，早在上世紀(jì)50...
為了尋找看不見的怪東西,科學(xué)家“養(yǎng)”了800萬個嬰兒宇宙
人們通常認(rèn)為，時間越早，宇宙中暗物質(zhì)的密度就越大，氣體的溫度就越高。這對于恒星的產(chǎn)生是不利的。因此在早期宇宙的許多星系中，恒星的產(chǎn)生很早就停止了。但是模擬的結(jié)果卻恰恰相反，星系們更傾向于擁有較高的恒星產(chǎn)生率。未來科學(xué)家將使用這個模擬器，對暗物質(zhì)影響星系特性的更多方式進行檢驗，包括暗...
中國建立首個極深地下實驗室:深度2400米,為了找暗物質(zhì),這標(biāo)志著啥?
科學(xué)家們認(rèn)為，人類可能已經(jīng)有幾千年的歷史，而這一切都是由于暗物質(zhì)造成的傷害和帶來的后果。根據(jù)人類目前所處的宇宙階段來看，它是一個非常復(fù)雜的物質(zhì)世界，其中包括所有我們看到的能量狀態(tài)。暗物質(zhì)會影響我們所有物質(zhì)的相互作用，包括質(zhì)量以及能量，從而導(dǎo)致星系間的碰撞、恒星的崩潰和引力波探測。我們?nèi)祟?..
暗物質(zhì)的概念是怎樣被科學(xué)家提出的?
她又觀測了其他星系，1978年的論文中他們觀測的其他8個星系的旋轉(zhuǎn)曲線全部都是平直的。而隨后其他射電天文學(xué)家們對25個其他星系的觀測中，有22個星系的旋轉(zhuǎn)曲線都是平直的。科學(xué)家們有理由認(rèn)為，宇宙中存在著我們看不到的物質(zhì)，為彌散于星系各處的氣體提供著引力。
暗物質(zhì)和反物質(zhì)有何區(qū)別?
1980年代，出現(xiàn)了一大批支持暗物質(zhì)存在的新觀測數(shù)據(jù)，包括觀測背景星系團時的引力透鏡效應(yīng)，星系和星團中熾熱氣體的溫度分布，以及宇宙微波背景輻射的各向異性等。暗物質(zhì)存在這一理論已逐漸被天文學(xué)和宇宙學(xué)界廣泛認(rèn)可。2、反物質(zhì)：1995年歐洲核子研究中心的科學(xué)家在實驗室中制造出了世界上第一批反物質(zhì)——...
什么是暗物質(zhì),為什么要發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)
最近的研究還提出了新的計算機模型，認(rèn)為暗物質(zhì)并非由重粒子組成。這些模型展示了暗物質(zhì)可能是由輕粒子或者一些尚未發(fā)現(xiàn)的粒子組成，這為暗物質(zhì)的研究提供了新的視角。盡管科學(xué)家們已經(jīng)取得了許多關(guān)于暗物質(zhì)的重要發(fā)現(xiàn)，但其本質(zhì)仍然未被完全揭開。暗物質(zhì)的研究不僅有助于我們更好地理解宇宙的構(gòu)成，還可能...
猜測存在暗物質(zhì)的理由是
宇宙中星系的運動和分布現(xiàn)象 根據(jù)牛頓萬有引力定律和愛因斯坦的廣義相對論，天體在引力作用下的運動速度應(yīng)該與天體的質(zhì)量成正比，但是觀測到的星系的質(zhì)量并不足以解釋它們的運動。因此，科學(xué)家們提出了暗物質(zhì)的假設(shè)，認(rèn)為暗物質(zhì)的存在可以解釋這一現(xiàn)象。然而，到目前為止，科學(xué)家們還沒有直接觀測到暗物質(zhì)的...
什么證據(jù)說明可能存在暗物質(zhì)?
這便是間接探測法，目前很多國家也都在做類似的實驗。“另有一些方法，都是在對暗物質(zhì)湮滅的假設(shè)上進行的。暗物質(zhì)究竟是什么？至今還是一個謎。謎底的揭開可能是人類認(rèn)識宇宙的一個新突破，而科學(xué)家們也在向撥云見日的那一天不斷努力。”陳學(xué)雷說。相關(guān)鏈接 暗物質(zhì)由什么構(gòu)成？幾種粒子成為可能 目前...
暗物質(zhì)對宇宙有什么影響,暗物質(zhì)真的存在嗎?
暗物質(zhì)是怎么被發(fā)現(xiàn)的？盡管到目前為止，科學(xué)家仍然沒有關(guān)于暗物質(zhì)的直接觀測證據(jù)，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的間接證據(jù)可以表明暗物質(zhì)的存在。一、星系自轉(zhuǎn)曲線的矛盾 按照牛頓的經(jīng)典力學(xué)來分析，在一個星系當(dāng)中，更靠近質(zhì)心的恒星，其運動的速度應(yīng)該是大于外層的恒星的，因為越靠近中心，就越需要更大的速度來克服...
什么是暗物質(zhì)?它的作用是什么?
暗物質(zhì)的存在對宇宙的結(jié)構(gòu)和演化起到了至關(guān)重要的作用。它在星系形成過程中提供了必要的引力，幫助恒星和星系穩(wěn)定地聚集在一起。此外，暗物質(zhì)還影響著宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，包括星系團的形成和分布。雖然我們無法直接看到暗物質(zhì)，但通過其對可見物質(zhì)的影響，科學(xué)家們能夠間接地探測到它的存在。暗物質(zhì)的研究...
相關(guān)評說：
平房區(qū)鉆削： ______ 物理書中有一條定律“磁體消失,磁極也同時消失”,是錯誤的.別看這一句話,如果不糾正,它會給科學(xué)發(fā)展帶來不可估量的損失,應(yīng)該改為“磁體消失,磁極也慢慢消失”,這才是正確的. “磁體消失,磁極也同時消失”,這句話確從表面...
平房區(qū)鉆削： ______ 它們的形成及運動規(guī)律又是怎樣的呢?于是尋找暗物質(zhì),探求暗物質(zhì)的性質(zhì)就成了世界高能物理研究的熱點之一,尋找的途徑包括在超大型加速器上的實驗,還包括在地下...
平房區(qū)鉆削： ______ 吸收周圍的物質(zhì)甚至光線
平房區(qū)鉆削： ______[答案] 我們生活中所能看到觸摸等物質(zhì)大多數(shù)是正能量所組成的,而暗物質(zhì)則是負能量所組成,正常情況下應(yīng)該也可以稱為湮滅能量組成的物質(zhì).
平房區(qū)鉆削： ______ 在精密的計算后科學(xué)家發(fā)現(xiàn)僅僅依靠萬有引力是不足以將宇宙維持在這個狀態(tài),星系之間的距離會更遙遠,星系本身也不能維持聚攏的狀態(tài),于是科學(xué)家假想出了“暗物質(zhì)”這個東西,賦予它一定的物理量,再進行計算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以得到和目前的宇宙相同的狀態(tài),所以大多數(shù)人都認(rèn)同暗物質(zhì)的存在,但是沒有人能觀測到它.
平房區(qū)鉆削： ______ 目前科學(xué)家斷定有暗物質(zhì)的存在,無非是因為無法解釋宇宙中的一些萬有引力現(xiàn)象,也就是根據(jù)現(xiàn)有的萬有引力理論,如果單單依靠我們能看得見的恒星的質(zhì)量,無法解釋恒星運行軌跡等等的諸多現(xiàn)象,所以科學(xué)家們幻想出了暗物質(zhì)的存在,這就就能解釋那些無法解釋的宇宙之謎了.
平房區(qū)鉆削： ______ 暗物質(zhì)是必須有的,首先說明,暗物質(zhì)是科學(xué)家預(yù)言出來的一種物質(zhì),還沒有被證實,但是它們是必須存在的,否則宇宙就不可能是現(xiàn)在的這個樣子.通過觀測宇宙中的各種物質(zhì)的運動狀態(tài),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)必須有暗物質(zhì)的存在才能符合萬有引力定律等一些物理定律.據(jù)個例子,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些大型星系團中的星系具有極高的運動速度,物質(zhì)繞中心的旋轉(zhuǎn)速度越快,中心的引力就要越大,但是除非這些星系團的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計算所得到的值的100倍以上,否則這些星系團根本無法束縛住這些星系.所以必定存在大量的暗物質(zhì)來增強引力. 總之,現(xiàn)在觀測到的宇宙只有存在大量的暗物質(zhì)才能保持穩(wěn)定.
平房區(qū)鉆削： ______[答案] 標(biāo)準(zhǔn)答案:暗物質(zhì)有質(zhì)量.科學(xué)家們之所以認(rèn)為有暗物質(zhì),是因為觀測到宇宙中星系的分布不符合萬有引力及相對論的計算,因此認(rèn)為,在某些位置存在著一種擁有引力而無法被觀測到的物質(zhì),因為這種物質(zhì)無法被觀測到,所以被稱為...
平房區(qū)鉆削： ______ 這只是一種科學(xué)推測,是根據(jù)紅移現(xiàn)象來判斷的,同時大爆炸理論也是一種推測,由于由紅移現(xiàn)象推測的時間也會有誤差, 不過最近好象歐洲的科學(xué)家說有理論根據(jù)宇宙在加速膨脹,整個宇宙的溫度會越來越低!
平房區(qū)鉆削： ______ 早在二十世紀(jì)三十年代,天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn),為了使宇宙中的星系團能夠高速運動,并且不發(fā)生崩潰,它們所擁有的質(zhì)量必須比科學(xué)家們實際所觀測到的質(zhì)量大得多.為了解...
