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“暗物质”、“冷暗物质”和“热暗物质”的区别在哪里?
之前文章中的照片都对暗物质理论提出了质疑。
天文学家认为太空中一定存在一种无法探测的影响因子,因为在漩涡星系边缘的恒星和靠近中心的恒星以相同的角速度旋转。
牛顿理论认为离中心越远的恒星应当运动得更慢,所以“额外的引力”被认为是必须的。
由于提供提供那股力量的物质是隐形的,所以“暗物质”被创造出来纠正这个错误。
许多实验都在尝试以不同方式寻找这种不可捉摸的粒子,但均以失败告终。
自从稀有水晶和低温探测器都没有发现任何暗物质存在的证据,科学家们开始使用量子物理学,尝试建造一种更为精密灵敏的仪器来证实他们的理论。
大质量弱相互作用粒子(WIMP)是目前暗物质最有力的亚原子候选者。
低温暗物质搜寻计划(CDMS)建造了一种理论上可以观测到WIMP粒子的仪器,却仍一无所获,所以人们将其升级为超级低温暗物质搜寻计划。
但因为该计划一直饱受宇宙射线和其它电离源的干扰而输出错误的数据,15年来探测器仍没有碰出火花。
轴子是另一种可能存在的假想粒子。
轴子暗物质实验使用的是超导磁铁,这个实验使用磁场将轴子变为可观测的光子的轴子探测器。
代号为ADMX-G2的实验是唯一一个可以找寻轴子的实验。
和超级低温暗物质搜寻计划一样,轴子暗物质实验也会被电子设备产生的信号所干扰。
温度的改变也同样是干扰,因为加热也会放出红外光波。
尽管在4.2开尔文冷冻环境下,排除探测器的干扰也是不可能完成的任务。
“大型地下氙探测“项目(LUX)使用液态氙作为“闪烁体”,采用高度敏感的光电倍增管,可检测到LUX氙储罐周围的单个光子,然而尚未得到结果。
由于固体物质中实际上存在大量空隙,故暗物质相互作用在数以万亿计的原子核中可能只发生一次,因此可能需要一个含有更多检测材料的探测器。
电宇宙论则提出了关于宇宙的另一种观点。
早在1981年,天体物理学家HannesAlfvén就提出了“电星系”理论,按照他的观点,星系就像单极电动机。
单极电动机由圆形铝板或其他导电金属中感应的磁场驱动,金属板放置在电磁体的两极之间,使其以与输入电流成比例的速率旋转。
暗物质是个什么东西呢?
茫茫宇宙中,恒星间相互作用,做着各种各样的规则的轨道运动,而有些运动我们却找不着其作用对应的物质.因此,人们设想,在宇宙中也许存着我们看不见的物质.
20世纪30年代,荷兰天体物理学家奥尔特指出:为了说明恒星的运动,需要假定在太阳附近存在着暗物质;同年代,茨维基从室女星系团诸星系的运动的观测中,也认为在星系团中存在着大量的暗物质;美国天文学家巴柯的理论分析也表明,在太阳附近,存在着与发光物质几乎同等数量看不见的物质.
那么,太阳附近和银道面上的暗物质是些什么东西呢?天文学家认为,它们也许是一般光学望远镜观测不到的极暗弱的褐矮星或质量为木行星30~80倍的大行星.在大视场望远镜所拍摄的天空照片上已发现了暗于14星等,不到半个太阳质量的M型矮星.由于太阳位于银河系中心平面的附近,从探测到的M型矮星的数目可推算出,它们大概能提供银河系应有失踪质量的另一半.且每一颗M型星发光,最多只能有几万年.所以人们认为银河系中一定存在着许许多多的这些小恒星燃烧后的尸体,足以提供理论计算所需的全部暗物质.
观测结果和理论分析均表明漩涡星系外围存在着大质量的暗晕.那么,暗晕中含有哪些看不见的物质呢?英国天文学家里斯认为可能有三种候选者:第一种就是上面所述的小质量恒星或大行星;第二种是很早以前由超大质量恒星坍缩而成的200万倍太阳质量左右的大质量黑洞;第三种是奇异粒子,如质量可能为20~49电子伏且与电子有联系的中微子,质量为105电子伏的轴子或目前科学家所赞成的各种大统一理论所允许和需求的粒子.
欧洲核子研究中心的粒子物理学家伊里斯认为,星系晕及星系团中最佳的暗物质候选者是超对称理论所要求的S粒子.这种理论认为:每个已知粒子的基本粒子(如光子)必定存在着与其配对的粒子(如具有一定质量的光微子).伊里斯推荐四种最佳暗物质候选者:光微子、希格斯微子、中微子和引力粒子.科学家还认为,这些粒子也是星系团之间广大宇宙空间中的冷的暗物质候选者.
到现在,已有不少天文学家认为,宇宙中90%以上的物质是以暗物质的方式隐藏着.但暗物质到底是些什么东西至今还是一个谜,还待于人们去进一步探索.
暗物质各类发现
暗物质各类发现:揭开宇宙之谜的钥匙
20世纪30年代,天文学界首次揭示了暗物质的存在。
荷兰天体物理学家奥尔特指出,为了解释恒星的运动,需要假设太阳附近存在暗物质。
茨维基则从室女星系团星系的运动中推断出,星系团中暗物质的含量远超已知物质。
巴柯的理论分析更进一步表明,太阳附近存在几乎与发光物质数量相当的隐形物质。
这些发现揭示了暗物质的初步面貌。
太阳附近和银道面上的暗物质是什么?天文学家推测,它们可能是极暗弱的褐矮星或质量约为木行星30至80倍的大行星。
在大视场望远镜拍摄的照片中,已发现暗于14星等、不到半个太阳质量的M型矮星。
通过观测这些矮星的数量,科学家推算出银河系暗物质的大致分布。
这些小恒星“燃烧”后的残骸,被认为是银河系暗物质的主要来源。
暗物质的组成仍是个谜。
英国天文学家里斯提出了三种可能的候选者:小质量恒星或大行星、超大质量黑洞、以及奇异粒子,如中微子或轴子。
欧洲核子研究中心的伊里斯则认为,超对称理论所要求的S粒子可能是暗物质的最佳候选者。
此外,科学家们还考虑了光微子、希格斯微子、中微子和引力粒子作为暗物质的候选者。
暗物质不仅存在于星系内部,还可能存在于星系团及宇宙的广阔空间中。
天文学家估计,宇宙中约90%以上的物质以暗物质的形式存在。
然而,暗物质的性质至今仍是个谜,有待更深入的研究。
2006年,剑桥大学天文研究所的科学家们首次成功确定了暗物质的部分物理性质,并准备在未来几周内发表研究成果。
根据当前统计资料,暗物质可能占宇宙总物质的95%。
科学家利用强功率天文望远镜对矮星系进行了研究,发现暗物质含量是普通物质的400多倍。
矮星系中物质粒子的运动速度可达每秒9公里,温度高达℃。
暗物质与普通物质存在巨大差异,如高温不会产生辐射。
科学家推测暗物质微粒可能不是由质子和中子构成的。
暗物质研究专家认为,宇宙间最小的连续暗物质片段大小约为1000光年,质量约为太阳的30多倍。
暗物质分布密度远高于此前的估算。
地球和月球之间也可能存在大量暗物质,解释了某些飞行器在加速过程中出现的飞行异常现象。
美国科学家估计,地球周围暗物质位于月球轨道与低空卫星轨道之间,总质量不超过地球质量的十亿分之四。
尽管暗物质的存在和性质对理解宇宙结构至关重要,但其聚集机制仍需进一步探讨。
暗物质的发现促使我们重新审视宇宙的起源、结构和演化过程。
随着科技进步,科学家们将不断揭开暗物质的神秘面纱,为人类探索宇宙提供更强大的工具。
在宇宙学中,暗物质是指那些自身不发射电磁辐射,也不与电磁波相互作用的一种物质。
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。
暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。
现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、微波背景辐射等研究表明:我们目前所认知的部分大概只占宇宙的4%,暗物质占了宇宙的23%,还有73%是暗能量。
2011年5月,意大利暗物质探测无果,该研究结果质疑其它发现暗物质结果。
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