暗物质其他 (暗物质的)

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• 暗物质其他
• 暗物质是由六夸克组成的吗？理由是什么？
• 暗物质在宇宙中算什么物质？暗物质是如何构成的？

暗物质其他

在探讨暗物质与人体交互作用时，密歇根州立大学的Katherine Freese与瑞典斯德哥尔摩大学的Christopher Savage在2012年进行的一项研究揭示了这一神秘物质与人体的接触频率。

通过计算在平均人体大小（约70公斤，由氢、氧、碳、氮等元素构成）中，暗物质粒子与人体原子核发生碰撞的概率，Freese和Savage发现暗物质与人体中氢原子核和氧原子核发生碰撞的可能性相当大。

基于这一假设，他们计算得出地球上每人每年会遭受约100,000次暗物质粒子的碰撞。

暗物质粒子与人体的直接相互作用频度，甚至每分钟都有可能一次，根据某些暗物质探测项目所得数据的计算结果。

尽管这些粒子与常规物质相互作用的概率极低，这通常意味着暗物质粒子撞击对人体风险相对较小。

然而，当两个暗物质粒子相互撞击并发生湮灭反应时，释放出的能量将显著增加。

美国密歇根大学下属密歇根理论物理研究中心教授Katherine Frees指出，如果两个质量相当于质子质量100倍的WIMP粒子相撞，它们将释放出相当于质子质量200倍的能量。

这将是极其强烈的能量释放。

这种能量释放，如果发生在人体内，可能导致对人体有害的突变。

尽管这种事件发生的概率非常低，但其潜在的生物影响引起了一些科学家的担忧。

暗物质粒子与人体的相互作用，不仅揭示了宇宙中未知物质的神秘性质，还引发了对生命安全和生物体内部环境的深入思考。

这些发现不仅为暗物质研究提供了新的视角，也为理解宇宙中物质分布和生命在宇宙中的存在提供了宝贵的线索。

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。

暗物质是由六夸克组成的吗？理由是什么？

不可否认的科学事实是，必须存在暗物质才能解释我们对宇宙的全套观测结果。

尽管我们对此有所了解，但是，我们还没有确定它实际上是由什么粒子组成的。

我们构想过的每个直接检测实验都是徒劳的。

尽管已经提出了许多暗物质候选理论，但没有强有力的证据支持其中任何一种。

作为暗物质候选者，有一个新的想法引起了轰动：一种称为六夸克的特殊类型的粒子。

这是可行的暗物质候选理论吗？

当研究者们第一次开始深入原子核时，就开始注意到似乎有许多很奇怪的特性。这里有一些有趣的事实：

上图：大型原子核中β衰变的示意图。

有一个很有价值的教训立即变得显而易见：有些粒子（例如中子）在未与其他任何物质结合时会变得不稳定，但它们突然之间可以在结合状态下变得稳定。

游离中子可能是不稳定的，但据我们所知，从氦到铁再到铅的原子核中结合的中子将在无限长的时间内保持稳定。

这种稳定的原因是什么呢？ 是结合能（在这种情况下，每个核子）与衰变父粒子（中子）和子粒子（质子，电子和反电子中微子）之间的质量/能量差的乘积。

如果系统结合得足够紧密，那么即使是完全由不稳定粒子组成的集合也可能是稳定的。

典型的例子是中子星。

即使物体的内部90％完全由中子组成，但这些粒子的引力和核键合使整个系统保持稳定。

上图：来自具有极强磁场的中子星的高能量爆发

一旦我们了解了结合能是什么以及它是如何工作的，便提出了一个绝妙的主意，以解释开始从粒子对撞机产生的粒子“动物园”当中的各种成员。

除了质子和中子之外，那些较重的、不稳定的粒子——兰布达粒子（Λ 0）——也被发现了。

但是还有许多其他粒子：3种介子，4种k介子，rho介子，eta介子，eta prime和phi介子等。

1956年，也就是在人们还没有想到夸克之前，坂田昭一（Shoichi Sakata）有了一个绝妙的主意：也许所有这些新粒子都是我们所知道的三个“基本”粒子的简单组合：

尽管许多复合颗粒（如π介子）甚至比个体质子，中子，或Λ 0粒子轻，或许结合能可以解释它。

但坂田的模式，被证明了夸克和胶子存在的深度非弹性散射实验所排除。

上图：将任意两个粒子碰撞在一起时，就可以探查粒子的内部结构。

但是，这个想法被保留了下来： 不稳定的复合颗粒，如果在正确的条件下结合在一起，则可能变得稳定。

现在我们知道存在夸克（和反夸克），这带来了一种新的理论可能性，即“结合能”不仅能使质子等粒子稳定，而且可以使其他各种组合稳定。

毕竟，我们现在已经发现了诸如以下的粒子：

2014年，发现了一个特别有趣的六夸克，称为d *，它由三个上夸克和三个下夸克（就像氘核）构成，但质量较重。

上图：已经观察到四夸克，五夸克和六夸克（双强子）状态。

它们由夸克和反夸克的非常规组合组成。

以前已经发现了各种各样与此相似的粒子。

例如，rho介子的质量为〜775 MeV /c²，在大约10^-23秒后衰减为介子（具有相同的夸克-反夸克组成，但质量小20％）。

三角重子全部由上夸克和下夸克组成，但质量为1232 MeV /c²：比质子和中子重约300 MeV /c²，在约10^-23 秒后衰减为质子和中子 。

现在，标准氘核是质子和中子结合在一起的，总质量为1875.6 MeV /c²，比单独的中子和质子轻2.2 MeV /c²。

但是d *六夸克是氘核的激发态，其质量为2380 MeV /c²。

它的寿命与其他粒子几乎相同：10^-23秒。

经过这么多时间，它会通过强大的核相互作用而衰减为常规的氘核和两个介子。

上图：d *粒子中夸克的不同可能构型（顶部）及其衰减。

请注意，中间情况显示为衰变为两个Delta粒子，与衰变为具有氘核（质子和中子）以及两个介子（中性或一个为正，一个为负）的状态相同。

到目前为止，一切都很好。

这只是标准的核粒子物理，不足为奇。

与中子等粒子相比，暗物质必须稳定至少数千亿年，因此它绝对不能在d *粒子衰变的典型时间尺度上消失。

但是，如果我们在早期宇宙中制造足够的d *粒子，那么它们可能会以足够多的数量结合在一起，从而形成类似于微型中子星的物质状态，这是合理的：d *粒子之间的结合能使它无法衰变。

这就是新论文的思想：M。

Bashkanov和DP Watts提出的一种轻夸克暗物质的新可能性。

它们将一些有趣的实现结合在一起：

上图：玻色-爱因斯坦凝聚物形式的d *（2380）的原始产量计算为每个重子的结合能（y轴）的函数，以及这些粒子必须脱离与更大的宇宙相互作用的温度。只有狭窄的红色角落会给出我们观察到的暗物质比率

如果所有这些事情都发生了，并且结合能足够大（平均需要大约每个d *的总静止质量的10％），那么它将在能量方面禁止d *的标准衰减。

这与在正常氘核中禁止中子（β）衰变的方式相同。

这是一个聪明的想法，如果可以创造合适的条件，那么这个观点可能会在重离子对撞机上进行测试。

但是，即使作者争辩的一切都是正确的-即使夸克和反夸克是某种程度的分离，并且当宇宙在热大爆炸之后大约1微秒大时会形成大量d *粒子，但这些d *粒子不太可能生存主要原因之一是：在这些早期阶段，宇宙受辐射控制。

有足够多的动能足够快速移动的粒子不断与这些d *粒子碰撞，当它们碰撞时，这些碰撞将立即将它们炸开。

上图：在早期的宇宙中，自由质子和自由中子很容易形成氘。

但是当能量足够高时，光子将出现并轰炸这些氘核，将它们分解成单独的质子和中子。

对于正常的氘核，这将发生直到宇宙大约3-4分钟。

对于d *粒子，当宇宙的时间为微秒到毫秒时，这个过程将完全完成。

对于早期宇宙中的所有复合粒子而言，这都是一个挑战。

这就是为什么直到宇宙存在约3分钟之前才存在（正常）氘的原因：因为辐射会立即将所有氘粒子炸开。

这就是为什么中性原子要等到约宇宙约38万岁后才形成的原因。

如果它们在那以前形成的话，辐射会将它们炸开。

对于当宇宙存在几微秒时形成的d *粒子，同样会出现问题，没有解决方案。

即使它们已经形成了玻色-爱因斯坦凝聚物，辐射也会将它们炸成碎片，因为存在太多的光子和中微子。

仅看量子色动力学和强大能量并得出在某些特殊条件下外来物质状态可能稳定的结论是不够的。

我们早在1977年就已经为6夸克态做到了这一点。

我们需要清除更高的障碍，并确保我们可以创建一定数量的这些粒子，同时避免它们在我们实际的宇宙中被破坏。

根据我们目前所知，我们没有办法实现这一目标。

上图：由一个上夸克和两个下夸克组成的中子是最重要的复合成分之一。

但是，我们可以通过结合能将高度不稳定的激发态d *（2380）粒子转变为稳定粒子，但此想法目前还没有得到实验的支持。

通常，暗物质不可能是正常物质（由标准模型粒子制成），因为我们知道在形成轻元素的宇宙早期阶段（核合成过程中）必须存在多少正常物质。

但是这种情况至少排除了在核合成前阶段通过“锁定”结合这些正常物质的局面，从而可以在不受这种“暗形式”的正常物质干扰的情况下创造轻元素。

但是，即使有可能像研究者提出的那样制造出d *冷凝物，它也无法幸免于早期宇宙的强烈辐射。

一旦将它们炸开，就无法再产生更多能够形成玻色-爱因斯坦冷凝物的d *粒子，因为它们产生的条件已经过去。

暗物质是六夸克，这是一个聪明的想法，但我们不需要等待对撞机的结果来排除。据我们所知，早期的宇宙已经足够粉碎d *六夸克，断绝了它是构成我们宇宙的暗物质的希望！

时间到2020-04-04（清明）这个时点遮挡爱因斯坦视线的那层薄薄窗户纸就到一捅就破的时候了：

2600年前佛祖发现如来恒等式：

空 色 如来

如来者无所从来，亦无所去。

2600年前老子说在天地创生之前已经就有一个混成之物了，这个物叫玄牝（黑洞）。

1748年欧拉发现上帝制造的恒等式：

这个恒等式简化后就是：-1 1 0。

1920年玻色-爱因斯坦预言宇宙中当温度降到-273.15C 时存在玻色-爱因斯坦凝聚态（第五态）。

2010-03-14模糊发现龟 是中国 太极 文明的使者，龟 身上带着一个符号（ ）和两部无字天书：

2013-03-03模糊发现全域费波纳契数列：

这里，φ （ 5-1）/2或φ 0.618…（黄金比例）。

2020-02-02后认识大爆炸：

一、宇宙恒等式

引力子 光子 中微子

引力子带1份负能量，光子带1份正能量，中微子不带能量。

这个恒等式与欧拉公式和如来恒等式同构。

二、光子

光子由正负电荷和正反虚拟子构成，带1份能量h（普朗克常数）。

三、引力子

光子去掉一对电荷后的壳，带1份负能量-h。

四、中微子

中微子不带能量，其精细结构是正负电荷绕两个引力子形成自耦合。

五、真空和暗能量

真空中任意一个点对应一个中微子或真空是由光子填充形成的。

中微子中隐含有一个光子，这个光子是不可见的，所以，这些隐含在真空或中微子中能量叫暗能量。

六、空洞

人类所处的宇宙或一个泡泡就是一个真空团，真空团中中微子和中微子之间存在一种聚团力（Φ）（第五力），所有泡泡都漂浮在宇宙大空洞中。

空洞由纯引力子填充，温度永远是-273.15C ，空洞也叫狄拉克负能量海。

七、宇宙边缘

波江座10亿光年级大空洞，是两个泡泡未完全合并时留下的，其边缘特征可以示意视界小宇宙边缘的结构。

八、中微子冰和暗物质

真空团与空洞混成带温度就是绝对零度，根据玻色-爱因斯坦统计，中微子会凝结形成中微子冰。

中微子冰就是玻色-爱因斯坦冷凝态（第五态）。

中微子冰就是暗物质。

九、黑洞或玄牝

中微子冰经过一个聚集过程当质量超过霍金质量时就形成一代先天黑洞或玄牝。

这是一个不可否认的科学事实，暗物质是一定存在于宇宙，才能解释我们对宇宙的全套观测。

尽管我们对它了解很多，但是，我们还没有确定到底是什么粒子组成了它。

我们做过的每一个直接检测实验都空手而归。

尽管已经提出了大量的暗物质候选粒子，但没有有力的证据支持其中任何一个。

本月有一个新的想法将波作为暗物质候选：一种被称为d*六夸克的特殊粒子。

这是一个可行的暗物质候选者吗？

这是个别出心裁的主意，但肯定是错的，理由如下文：

当我们第一次探测原子核时，我们开始注意到一些当时看起来很奇怪的性质。

以下是一些有趣的事实。

衰变（称为β衰变）的一种可能性是核中的一个中子衰变，转化为质子、电子和反电子中微子。

有一个很有价值现象很快被发现：有些粒子（比如中子）在不与任何其他粒子结合时是不稳定的，它们会突然在结合状态下变得稳定。

游离中子可能不是稳定的，但据我们所知，从氦到铁再结合到铅中的原子核中的中子将在无限长的时间内保持稳定。

这种稳定的原因？ 它是结合能（在这种情况下，每个核子）与衰变成其父粒子（中子）和子粒子（质子，电子和反电子中微子）之间的质量/能量差的乘积。

如果系统束缚得足够紧密，那么即使是完全由不稳定粒子组成的集合也可能是稳定的。

典型的例子是中子星，即使物体的内部90％完全由中子组成，但这些粒子的引力和核键合使整个系统稳定。

一旦我们了解了什么是结合能以及它是如何工作的，便提出了一个绝妙的主意，以解释开始从粒子对撞机产生的粒子的“动物园”。

除了质子和中子，还发现了一个更重的，不稳定的版本，即Lambda粒子（Λ ）；还有许多其他粒子：3种介子、4种K介子和phi介子等。

1956年，在人们想到夸克之前的几年，坂田昭一有一个绝妙的想法：也许所有这些新粒子都是我们所知道的三个“基本”粒子的简单组合：

尽管许多复合粒子（如π介子）甚至比单个质子、中子或Λ 粒子还要轻，也许结合能可以解释这一点。

坂田模型尽管很出色，但却被证明夸克和胶子真实性的深层非弹性散射实验所排除。

然而，这个想法仍然存在：不稳定的复合粒子，如果在合适的条件下结合在一起，可能变得稳定。

既然我们知道夸克（和反夸克）的存在，这就提出了一种新的理论可能性，即不仅像质子这样的粒子是稳定的，而且还有其他的组合。

毕竟，我们现在发现了如下粒子：

2014年，一种特别有趣的d*六夸克被发现，由三个上下夸克（就像氘核一样）组成，但质量更重。

以前发现的各种粒子都与此类似。

例如，rho介子的质量约为775MeVv/(c ^2)，大约10^(-23)秒后衰变为π介子（具有相同的夸克反夸克成分，但质量不到20%）。

德尔塔重子都是完全由上下夸克组成，但质量为1232MeV/(c ^2)：比质子和中子重约300MeV/(c ^2)，大约10^(-23)秒后衰变为质子和中子。

现在，标准氘核是质子和中子结合在一起，总质量为1875.6MeV/(c ^2)：4.4MeV/(c ^2)，分别比中子和质子轻。

但是d*六夸克是氘核的激发态，它的质量是2380 MeV/(c ^2)。

它的一生？和其他粒子差不多：10^(-23)秒。

过了很长一段时间，它通过强烈的核相互作用衰变为一个普通的氘核和两个π介子。

到目前为止，还不错。

这只是标准的核物理和粒子物理，没有什么意外。

与中子等粒子相比，暗物质至少要稳定数千亿年，因此它绝对不能在d*粒子衰变的典型时间尺度上衰变。

然而，如果我们在早期宇宙中制造出足够多的d*粒子，它们可能以足够多的数量结合在一起，形成一种类似于微型中子星的物质状态：在那里d*粒子之间的结合能阻止它衰变。

这就是巴什卡诺夫()和D.P.瓦特()的一篇新论文《光夸克暗物质的新可能性》背后的想法。它们结合了一些有趣的认识：

如果所有这些事情都发生了，如果结合能足够大（平均需要约为每个d*的总剩余质量的10%），就能量而言，它将禁止d*的标准衰变，就像在正常氘核中禁止中子（β）衰变一样。

这是一个聪明的想法，如果能创造出合适的条件，它可能会在重离子对撞机上进行测试。

但是，即使作者所说的一切都是真的——即使夸克和反夸克以某种方式被分离，并且当宇宙在大爆炸后大约1微秒大的时候形成了大量的d*粒子——这些d*粒子不太可能存活，有一个主要原因：宇宙在这些早期阶段是由辐射控制的。

有足够快的运动粒子，有足够的动能不断地与这些d*粒子碰撞，当它们碰撞时，这些碰撞会立即将它们炸开。

这是对早期宇宙中所有复合粒子的挑战。

这就是为什么在宇宙大约3分钟之前没有（正常的）氘：因为辐射会在瞬间将任何氘粒子炸开。

这就是为什么中性原子在宇宙大约38万年前不能形成的原因：如果它们以前形成的话，辐射会把它们炸开。

对于一个在宇宙微秒前形成的d*粒子来说，同样的问题也会出现，但没有解决办法：辐射会把它们全部炸开，即使它们已经形成玻色-爱因斯坦凝聚体，因为有太多的光子和中微子超过了临界能限。

仅仅观察量子色动力学(QCD)和强大的力，并得出在某些特殊条件下一个奇异的物质状态可能是稳定的结论是不够的；早在1977年，我们就已经对6夸克态做了这样的研究。

我们需要扫清更高的障碍，确保我们能够创造出真实数量的这些粒子，同时避免它们在我们真实的宇宙中遭到破坏。

根据我们目前所知，我们没有办法做到这一点。

值得一提的是，这是一个聪明的想法。

通常，暗物质不能是正常物质（由标准模型粒子构成），因为我们知道在宇宙早期，当轻元素形成时，有多少正常物质存在：在核合成过程中。

但这种情况至少回避了在核合成前阶段“锁定”正常物质的束缚，允许在不受这种暗形式正常物质干扰的情况下创建轻元素。

然而，即使有可能像作者所建议的那样产生d*凝聚体，它也无法在早期宇宙的强烈辐射下生存。

一旦它们被炸开，就没有办法制造出更多能够形成玻色-爱因斯坦凝聚体的d*粒子，因为承认它们产生的条件已经过去了。

这是一个绝妙的主意，但我们不需要等待对撞机排除它。

我们所理解的早期宇宙已经足以粉碎d*六夸克可以构成我们宇宙暗物质的想法。

暗物质在宇宙中算什么物质？暗物质是如何构成的？

暗物质是在100年前，在察看星系的运转时发现的。

从引力计算上，星系的质量仿佛并不是我们观测的结果，也不误差丈量能解释的，由于数值相差很多。

所以，天文学家将这些看不到的物质称为暗物质。

暗物质的质量很大，以至大约是星系中恒星质量的一二倍。

开端，有人疑心暗物质是普通物质中的不容易察看的物质，比方星际尘埃，漂泊小行星，但是思索进去后发现，还是相差很多。

暗物质并不是黑洞，黑洞是常规物质，而且黑洞在今天的宇宙里，其实察看并不难。

暗物质也不是中微子，中微子虽然无法察看，但质量很小。

暗物质是一种只要引力作用，而没有电磁作用的物质。

也就是它完整不发光，也不反射光。

暗物质与我们的常规物质相遇，互不干扰。

如今我们经过暗物质的引力效应，可以晓得它的位置散布和质量大小。

暗物质散布极广，但密度低。

就太阳系来说，我们身边就有暗物质，但完整觉得不到。

所以太阳系的天文，不需求思索暗物质的影响。

我们太阳系就是在暗物质中穿行的。

仿佛飞机在空中的穿越一个云团一样。

假如用银河系的范围来察看，暗物质的影响就很可观了。

比方太阳等恒星绕银河的银心运动，依照质量和轨道半径计算，这个速 度太快，应该飞出银河才对。

由于有暗物质的质量，太阳这些恒星才被引力约束在银河里。

假如看星系间的互相作用，暗物质的影响就更大了。

不思索暗物质，运动轨迹都不对了。

很多星系的质心与观测的图像型心不重合，就是由于有暗物质，而暗物质的质心与常规物质的质心不分歧。

暗物质四处洋溢，在大尺度上比拟平均，由于它很难结块。

但并不是完整平整。

当观测到星系群，超星系群时，主要互相作用曾经是暗物质唱主角，超星系群以至开端有暗能量参与进来，常规物质价值曾经无关痛痒。

暗物质其他