暗物质和反物质到底是不是一回事 (暗物质和反物质)

admin 2024-12-04 45 0

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暗物质和反物质到底是不是一回事?

用马克思主义来说,暗物质是存在的,因为人类目前所能观测到及所能探测到的波长也并非全波长。

暗物质说是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。

人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。

而实际上是我们今天还无法探测,比如说灵魂,说简单点思维。

思维是实际存在的,按马克思主义来说,存在的就是物质,那么这种物质是存在的。

反物质完全是一种假设,是为了诠释平衡的宇宙,所谓的反物质其实只不过是具有一些与普通物质在某些性质相反的特性而己,其实它也是一种物质,而并非什么反物质。

马克思主义物质的定义是存在就是物质,反物质这个定义就像我们把人叫做“人”一样,而真正质量为负的物质是不存在的。

现在很多科学家相信这种东西的存在,其实只不过是他们欲加的一个永远无法知晓,包括宇宙中所有生物在内的假设。

物理上把物质定义为:构成宇宙万物的实物、场等客观事物;是能量的一种聚集形式。

所以即便是所谓的反物质,它其实也一种物质,也有一定的量。

暗物质和反物质到底是不是一回事 (暗物质和反物质)

暗物质到底是否存在,暗物质对宇宙有什么影响?

暗物质是宇宙中理论上存在的一种不可见物质,可能是宇宙物质的的主要组成部分,但并不是构成可见天体的任何一种目前已知的物质。

1922年,天文学家卡普坦最先提出“暗物质”可能存在的说法,但当时没有证据证明暗物质的存在。

人们对暗物质的起源以及其他等等都是了解也不多。

但是研究,不过暗物质仍是目前物理学和天体物理学一直无法解决的谜团。

暗物质有可能是宇宙物质的主要组成部分,科学家通过推算暗物质和暗能量占有宇宙总质量的大部分,它比宇宙中所有可以看到的星系,星团,恒星,各种行星加起来的总质量还要多。

而我们想要探索宇宙,暗物质显然是必须面对的一个问题,接下来我们来谈论一下关于暗物质的事。

暗物质是怎么被发现的?

尽管到目前为止,科学家仍然没有关于暗物质的直接观测证据,但已经发现了大量的间接证据可以表明暗物质的存在。

一、星系自转曲线的矛盾

按照牛顿的经典力学来分析,在一个星系当中,更靠近质心的恒星,其运动的速度应该是大于外层的恒星的,因为越靠近中心,就越需要更大的速度来克服引力的吸引。

然而在1959年,美国的天文学家薇拉·鲁宾在观测螺旋星系M33时,发现了它的转动不遵循牛顿力学,理论上讲,星系的自转曲线应该符合下图中的虚线:距离中心天体的距离越远,平均轨道速度应该会按照质量的分布进行递减。

而实际观测到的数据则是图中的实线,这就说明:内层的恒星运动速度和外层的运动速度几乎是一致的。

这也意味着星系的实际质量或许远比我们看到的要多,于是她和她的同事推测:

星系的大部分质量或许存在于暗物质当中,并且暗物质存在的范围要远远大于星系最外层的可见部分。

二、对星系和星系团质量的观测

在天文方面,科学家通常会使用三种方法来计算得出星系的总质量。

一种是根据观测星系的运动,通过对引力的计算得出,其次是根据广义相对论中的引力透镜效应,根据光线的弯折程度推算出星系团的质量分布。

最后是通过观测星系团放射出的X-射线来推测。

由于大质量天体附近时空会发生扭曲,这样就使得光线经过这些大质量天体附近时会发生弯曲。

观察者在合适的观测点就会观测到由于光线弯曲而形成的一个或多个像,这就被称之为引力透镜现象。

引力透镜现象是天体物理中最重要的一种研究工具,通过引力透镜效应的观测就可以间接推算出宇宙空间中暗物质的分布情况,所以在宇宙学暗物质发挥着巨大的作用。

然而无论是哪一种方法,所计算出的星系质量都要远大于可观测的物质总质量。

也就是说,星系的质量不仅包括可见物质,还包括更大一部分的不可见物质,后来人们也把这种不可见的物质叫做暗物质。

三、宇宙微波背景

宇宙微波背景辐射(简称CMB)是宇宙早期发展所遗留下来的辐射,它能很好的解释宇宙的形成,而且是测量宇宙学的关键。

科学家通过对宇宙微波背景辐射的各向异性观测发现,也再次表明暗物质对宇宙的总能量贡献出了26.8%,同时还发现物质在本不应该的情况下进行了坍塌,而这正是由于暗物质大量聚集的结果,这也再次间接的印证了暗物质的存在。

以上的种种迹象,使得科学家必须假设暗物质的存在,才能够合理的解释:正是因为暗物质的存在为星系提供了额外的引力,尽管我们观测不到它,但是它确实存在。

暗物质有什么属性?

虽然科学家已经对暗物质进行了大量的观测和研究,却对它的内部结构没有全面的了解。

人类对宇宙进行观测的方法无非就是电磁波,而电磁波检测不到暗物质,那也就是说暗物质并不参与电磁作用。

最后科学家总结出了目前已知的几种属性:

1.暗物质有质量,因为他参加了引力的相互作用

1.暗物质基本不参与电磁的相互作用和强相互作用

3.暗物质的运动速度远远低于光速。

而关于暗物质的组成科学界也有多种说法。大致可以分为三种类型:

冷暗物质、热暗物质、温暗物质。

需要注意这里的冷热并不代表粒子的温度上,而是指粒子的运动速度。

冷暗物质:在经典速度之下运动的粒子。

温暗物质:粒子运动速度已经足以产生相对论效应。

热暗物质:粒子速度接近光速运动。

冷暗物质

目前最主流的说法是“大质量弱相互作用粒子”(英文叫做Weakly Interacting Massive Particle,简称WIMP)这种粒子是人们没有探测到过的一种新粒子,属于冷暗物质的一种,粒子呈电中性,想要寻找这种粒子,目前只能通过使用粒子加速器和高灵敏度的探测器来寻找。

还有一种主流说法是大质量致密晕天体(MACHO,Massive Compact Halo Objects),比如黑洞、中子星以及白矮星或者不发光的星系等等。

这时候我们可以设想一下,如果暗物质真的像黑洞或者中子星一样的天体,我们可能早就被充满宇宙的暗物质给吞噬掉了,所以这种说法我们也不需要在讨论了。

关于冷暗物质,我们知道它移动非常缓慢,并且不发生相互作用,所以暗物质存在于整个宇宙,甚至在地球上,从我们的身体当中穿过,我们也依然无法感觉到。

被暗物质包围的地球

暗物质的存在对宇宙有什么影响?

实际上暗物质的更直接的作用是体现在星系和星系团中的。

正是因为暗物质和星系中可见物质的共同作用下,星系才能紧紧的聚集在一起,所以说星系的形成是离不开暗物质的帮助的。

在暗物质的理论下,很多无法理解的现象都成功的得到了解释。

关于暗物质如果想了解更多的知识,可以尝试在头条主页上方的搜索栏中输入暗物质进行搜索,就可以看到关于暗物质的百科啦。

结语

暗物质究竟是什么?科学家尚无法给出确切答案

宇宙中超过 80% 的物质是由科学家从未见过的物质组成的。

它被称为暗物质,我们只是假设它存在,因为没有它,恒星、行星和星系的行为根本就没有意义。

这是我们所知道的,或者更确切地说,是我们认为我们知道的。

什么是暗物质,为什么它是不可见的?暗物质是完全看不见的。

它不发射光或能量,因此不能被传统的传感器和检测器检测到。

科学家们认为,其难以捉摸的本质的关键必须在于它的成分。

可见物质,也称为重子物质,由重子组成——重子是质子、中子和电子等亚原子粒子的总称。

科学家们只是推测暗物质是由什么构成的。

它可以由重子组成,但也可以是非重子,这意味着由不同类型的粒子组成。

大多数科学家认为暗物质是由重子物质组成的。

主要候选者 WIMPS(弱相互作用的大质量粒子)被认为具有质子质量的十到一百倍,但它们与“正常”物质的弱相互作用使它们难以被发现。

中微子是比中微子更重、更慢的巨大假设粒子,是最重要的候选者,尽管它们尚未被发现。

无菌中微子是另一个候选者。

中微子是不构成常规物质的粒子。

一条来自太阳的中微子河流,但由于它们很少与正常物质相互作用,它们穿过地球及其居民。

已知有三种中微子;第四种,无菌中微子,被提议作为暗物质候选者。

无菌中微子只能通过重力与常规物质相互作用。

密歇根州立大学物理学和天文学副教授、南极洲冰立方中微子天文台的合作者泰斯·德扬告诉太空:“一个悬而未决的问题是,进入每个中微子种类的分数是否存在模式。

” 。

较小的中性轴子和不带电的光子——都是理论粒子——也是暗物质的潜在占位符。

还有反物质这种东西,和暗物质不一样。

反物质由与可见物质粒子基本相同但电荷相反的粒子组成。

这些粒子称为反质子和正电子(或反电子)。

当反粒子遇到粒子时,会发生爆炸,导致两种物质相互抵消。

因为我们生活在一个由物质构成的宇宙中,很明显周围没有那么多反物质,否则就什么都没有了。

与暗物质不同,物理学家实际上可以在他们的实验室中制造反物质。

但如果我们看不到暗物质,我们怎么知道它的存在呢?答案是重力,由物质构成的物体所施加的力与其质量成正比。

自 1920 年代以来,天文学家就假设宇宙必须包含比我们所能看到的更多的物质,因为似乎在宇宙中发挥作用的引力似乎比仅可见物质所能解释的要强。

天文学家在 1970 年代检查螺旋星系时预计会看到中心的物质比外缘移动得更快。

相反,他们发现两个位置的恒星以相同的速度行进,这表明星系包含的质量比可见的要多。

对椭圆星系内气体的研究也表明,需要比可见物体更多的质量。

如果星系团所包含的唯一质量是常规天文测量可见的质量,它们就会飞散。

不同的星系似乎包含不同数量的暗物质。

2016 年前,范多库姆领导的一个团队发现了一个名为蜻蜓 44的星系,它似乎几乎完全由暗物质组成。

另一方面,自 2018 年以来,天文学家发现了几个似乎完全没有暗物质的星系。

引力不仅影响星系中恒星的轨道,还影响光的轨迹。

著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在 20 世纪初表明,宇宙中的大质量物体由于其引力而弯曲和扭曲光。

这种现象称为引力透镜。

通过研究光是如何被星系团扭曲的,天文学家已经能够绘制出宇宙中暗物质的地图。

今天,绝大多数天文学界都承认暗物质的存在。

尽管所有证据都指向暗物质的存在,但也有可能根本不存在这样的东西,并且描述太阳系内物体运动的万有引力定律需要修改。

暗物质似乎以网络状分布在整个宇宙中,在纤维相交的节点处形成了星系团。

通过验证引力在我们太阳系内外的作用相同,研究人员为暗物质和暗能量的存在提供了额外的证据。

暗物质从何而来?暗物质似乎以网状分布在整个宇宙中,在纤维相交的节点处形成了星系团。

通过验证太阳系内外的引力作用相同,研究人员为暗物质的存在提供了额外的证据。

(事情甚至更复杂,因为除了暗物质之外,似乎还有暗能量,这是一种无形的力量,负责对抗重力的宇宙膨胀。

) 但是暗物质从何而来?显而易见的答案是我们不知道。

但还是有一些理论。

2021 年 12 月发表在《天体物理学杂志》上的一项研究认为,暗物质可能集中在黑洞中,黑洞是通往虚无的强大大门,由于它们的极端引力,它们会吞噬附近的一切。

因此,暗物质将与我们今天所看到的宇宙的所有其他构成元素一起 在大爆炸中产生。

白矮星和中子星等恒星残骸也被认为含有大量暗物质,所谓的自有矮星也是如此,这些失败的恒星没有积累足够的物质来启动核聚变. 科学家如何研究暗物质?既然我们看不到暗物质,那我们真的可以研究它吗?有两种方法可以更多地了解这个神秘的东西。

天文学家通过观察宇宙中物质的聚集和物体的运动来研究宇宙中暗物质的分布。

另一方面,粒子物理学家正在寻求探测构成暗物质的基本粒子。

安装在国际空间站上的一项名为阿尔法磁谱仪(AMS) 实验可以检测宇宙射线中的反物质。

自 2011 一直以来,它已被超过 1000 亿条宇宙射线击中,为了解穿越宇宙的粒子组成提供了迷人的见解。

“我们测量了过量的正电子(电子的反物质对应物),这种过量可能来自暗物质,”AMS 首席科学家、麻省理工学院诺贝尔奖获得者 Samuel Ting 告诉 。

“但目前,我们仍然需要更多数据来确保它来自暗物质,而不是来自一些奇怪的天体物理学来源。

这将需要我们再运行几年。

” 回到地球上,在意大利的一座山下,LNGS 的 XENON1T正在寻找 WIMP 与氙原子碰撞后的相互作用迹象。

位于南达科他州金矿的大型地下氙暗物质实验(LUX) 也一直在寻找 WIMP 有相互作用的迹象。

但到目前为止,该仪器还没有揭示出什么神秘的物质。

IceCube中微子天文台是一个埋在南极冰冻表面下的实验,正在寻找假设的无菌中微子。

无菌中微子仅通过重力与常规物质相互作用,使其成为暗物质的有力候选者。

旨在探测难以捉摸的暗物质粒子的实验也在瑞士欧洲核研究组织(CERN) 的强大粒子对撞机中进行。

几个绕地球运行的望远镜正在寻找暗物质的影响。

欧洲航天局的普朗克航天器于 2013 年退役,在拉格朗日点2(绕太阳轨道上的一个点,航天器相对于地球保持稳定位置)工作了四年,绘制了宇宙微波背景的分布图,宇宙大爆炸的遗物。

这种微波背景分布的不规则性揭示了暗物质分布的线索。

2014 年,美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜在伽马射线光下绘制了我们银河系中心的地图,揭示了从其核心延伸出的过量伽马射线辐射。

“我们发现的信号无法用目前提出的替代方案来解释,并且与非常简单的暗物质模型的预测非常一致,”主要作者、伊利诺伊州费米实验室的天体物理学家 Dan Hooper 告诉 。

研究人员说,过量可以通过质量在 31 到 400 亿电子伏特之间的暗物质粒子的湮灭来解释。

结果本身不足以被认为是暗物质的确凿证据。

需要来自其他观测项目或直接探测实验的额外数据来验证解释。

经过 30 年的发展,于 2021 年 12 月 25 日发射的詹姆斯韦伯太空望远镜预计也将有助于寻找难以捉摸的物质。

世纪望远镜的红外眼睛可以看到时间的开始,无法直接看到暗物质,但通过观察宇宙最初阶段以来的星系演化,有望提供见解这在以前是不可能的。

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