如果能破解暗物質的祕密,人類科技將發生質的飛躍

20世紀,科學家發現宇宙在不斷膨脹,並發現了宇宙微波背景輻射,通過宇宙微波背景輻射,科學家推出了宇宙的年齡、能量密度和膨脹速度。問題在於,如果沒有一類新粒子,其引力效應比已知粒子的引力效應大,那麼宇宙就進步不成現在的樣子。

科學家們就把這種還沒發現的粒子叫做“暗物質”,暗物質不發射光子、不吸收不散射光子,也不參與電磁作用,人們目前只能通過引力產生的效應感受它的存在。

如果能破解暗物質的秘密,人類科技將發生質的飛躍


暗物質存在於人類已知的物質之外,人們知道它的存在,但不知道它是什麼,它的構成也和人類已知的物質不同。

國際粒子物理學界將每年10月31日定為‘國際暗物質日’有效的開展暗物質的探索。在宇宙中,暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上。

暗物質的總質量是普通物質的6.3倍,在宇宙能量密度中佔了1/4,同時更重要的是,暗物質主導了宇宙結構的形成。

暗物質的本質還是個謎。科學家認為,整個宇宙有84.5%是由暗物質構成,但一直未能證明其存在。

已有不少天文學家認為,宇宙中90%以上的物質是以“暗物質”的方式隱藏著。天文學家們稱,根據當前一些統計資料顯示,我們平常看不見的暗物質很可能佔有宇宙所有物質總量的95%,而人類可以看到的物質只佔宇宙總物質量的不到5%。暗物質有可能是粒子的一種弱相互作用力的大質量重粒子,類似能效極化了的粒子一種粒子衍射的‘磁單極粒子’躍遷線性的粒子納米線。

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什麼是暗物質?

暗物質是一種因存在現有理論無法解釋的現象而假想出的物質,比電子和光子還要小的物質,不帶電荷,不與電子發生干擾,能夠穿越電磁波和引力場,是宇宙的重要組成部分。

暗物質-暗能量是影響當今量子粒子物理+天體物理的‘兩片烏雲,’’暗物質的密度非常小,但是數量龐大,因此它的總質量很大,它們代表了宇宙中26%的物質含量,其中人類可見的只佔宇宙總物質量的5%不到(約4.9%)。

暗物質無法直接觀測得到,但它能干擾星體發出的光波或引力,其存在能被明顯地感受到。暗物質的存在有可能是量子粒子物理的弱相互作用力的大質量重粒子的極化粒子類似於‘磁單極粒子’的躍遷線性粒子。

1915年,愛因斯坦根據他的相對論得出推論:宇宙的形狀取決於宇宙質量的多少。他認為:宇宙是有限封閉的。如果是這樣,宇宙中物質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,宇宙中的大多數物質“失蹤”了,科學家將這種“失蹤”的物質叫“暗物質”。

在引入宇宙膨脹理論之後,許多宇宙學家相信我們的宇宙是一個平行的空間,而且宇宙總能量密度必定是等於臨界值的(這一臨界值用於區分宇宙是封閉的還是開放的)。與此同時,宇宙學家們也傾向於一個簡單的宇宙,其中能量密度都以物質的形式出現,包括4%的普通物質和96%的暗物質與暗能量。

但事實上,觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差,但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值,而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。

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暗物質有多大呢?

根據目前理論,大概每平方釐米每秒鐘,可能有上億個粒子。“就是現在每秒鐘、每平方米中,穿透你的暗物質粒子大概有上億甚至上百億。如果暗物質粒子跟普通物質沒有相互作用的話,我們永遠沒有辦法來感知它的存在。我們只有通過天文學,通過引力來探測暗物質的存在,但是我們沒有可能在實驗室當中來進行研究。”

既然無法在實驗室研究,那麼我們如何找到暗物質?

第一是模擬宇宙大爆炸,利用大型強子對撞機,把粒子加速再讓它們相撞,模擬宇宙大爆炸之初的樣子,看看能否撞出什麼東西來,也許有助於發現暗物質。至今科學家用這一方法還未有發現。

第二種方式是直接探測。“許多理論家認為,暗物質很有可能有弱相互作用,因為弱相互作用,暗物質粒子就會與物體上的原子發生碰撞,我們就可以通過武力手段觀測被撞飛的原子。”

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現在我們來總結一下,看看要成為暗物質,都需要滿足哪些條件:

1. 不發出任何光

2. 幾乎不與任何物質發生碰撞

3. 在宇宙早期時速度幾乎是零

4. 宇宙中存在的量大約是可見物質的5倍

從大爆炸開始,宇宙已經存在了137億年,而人類文明史不過3000-5000年;整個宇宙中有上千億的銀河系,而太陽只是我們所在銀河系裡的一顆恆星。無論從時間還是空間角度上看,人類都是微不足道的。但是人類值得引以為豪的特點是會思考。

近代科學發展至今不過幾百年,卻已經把世界的規律摸索得這麼清楚,很難找到什麼東西是不能吻合現行的運作標準模型,暗物質粒子的發現還將直接證實標準宇宙學模型的正確性。暗物質決定了我們的過去,決定了我們的未來。


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