02.25 如何提取暗物質的探測數據?

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暗物質探測是這樣進行的。

首先,我們先要知道,暗物質是什麼,如何被發現的,如果它不被發現,我們自然不會探測它們。

暗物質是一種只有引力作用,沒有電磁作用的物質,它不會輻射出無線電波,微波,紅外線,可見光,紫外光,x射線和伽馬射線,所以任何基於電磁作用的探測手段,都不可能發現它。

想要發現暗物質,只有靠引力作用,也正是因為引力作用,我們才發現了暗物質,並對其進行探測。引力作用的例子非常多,我只舉出兩個最有名的,星系旋轉曲線和引力透鏡效應。

1:星系旋轉曲線。星體繞星系質量中心旋轉速度與距離的關係曲線。

以銀河系為例,銀心集中了大量質量,按照理論推算,星體圍繞銀心旋轉,旋轉速度隨著距離下降。

而實際速度測量表明,超過一定距離之後,星體旋轉速度大體保持不變,並沒有下降,這說明,星系中必然存在“看不到”的暗物質,提供了束縛星體運動的引力。

曲線如下圖:

2:引力透鏡效應。光線會被引力彎曲,類似於光線通過凸透鏡被彎曲聚焦,導致我們觀測的星體,發生了劇烈變化。

實際觀測表明,星體光線被嚴重彎曲,光線受到的引力,比能觀測到的星體大得多,說明有大量觀測不到的暗物質,在吸引光線。

引力透鏡效應如下圖:

那麼我們如何探測暗物質呢?

我們沒有辦法直接探測,於是先假設某種物質是暗物質,具有某些性質,然後探測這種物質與其他物質的相互作用,從而反推判斷它是不是暗物質。

目前最有可能的候選者,是弱作用大質量粒子,week interaction massive particle,縮寫WIMP。

注意:嚴格來說,現在並不能確定WIMP就是暗物質粒子,為了大家看得方便,我後文姑且把WIMP稱為“暗物質粒子”,大家要明白,後文所寫的探測方法,都是用來探測WIMP的。

我們有三種探測方法:

1:偵測暗物質粒子與普通粒子之間的碰撞。我們假設暗物質例子粒子會撞擊探測器介質的原子核,如果發生碰撞,原子核會產生變化,可能會帶上電荷,發出可見光,通過這些現象,我們能夠反推出暗物質粒子的信息。

代表設備:南極“冰立方”探測器,我國的錦屏山暗物質實驗室。

這種探測方法,要儘可能降低宇宙中其他射線的干擾,所以需要放在深山之下或者是冰層之下。

南極冰立方:在冰體下方,放置探測器陣列,用南極巨大的冰體當做探測器介質,如果暗物質粒子打在水體上,會和水中的氫原子核,氧原子核作用,發出光子,探測器陣列能夠探測到光子。

我國錦屏山暗物質實驗室,位於地下2400米深度,是世界上最深的實驗室。利用巖體阻擋其他宇宙射線。

2:偵測WIMP與其反粒子湮滅生成的物質。我們假設暗物質粒子可能與其反粒子湮滅,湮滅之後生成的粒子都是我們知道的,比如說一對正負電子,一對正反中微子,一對夸克等等,我們根據這些粒子的性質,反推暗物質粒子的性質。

代表設備:我國的“悟空”暗物質探測衛星。

3:主動製造暗物質粒子。我們假設對撞機中粒子碰撞會產生暗物質粒子,於是將探測器放置在對撞機旁邊,根據能量和動量守恆,看看有沒有能量和動量的缺失,從而判斷有無暗物質粒子產生。

目前,這種探測方法,在我國北京正負電子對撞機和歐洲大型對撞機上都有使用,只是沒有什麼效果。

下圖就是歐洲大型對撞機的示意圖。

最後說一句,對提問者冷嘲熱諷的風氣,真的不好。。。。


作家且聽滄海


據丁肇中團隊利用哈勃望遠鏡觀察發現,宇宙中到處都是暗物質。提問者腦洞大開提出來這種讓人捉摸不透的問題。不知道提問者是否為清華大學或上海交通大學的畢業的高材生。這裡明確告訴你,你沒有辦法提取暗物質的本領及檢測設備。
因為你不是一個正而八經
的研究天文學的人。你看見搞科技的人上今日頭條嗎?神經病院跑出來的。

我國有兩個研究暗物質的實驗室,這裡本人就是不會告訴你這種人,回答完畢。


知足常樂0724


它只是在客觀上看不到的一種自然狀態,目前人類還真是無能為力提取它,只是通過現象的理論推演,如時間在O的臨界點的假設負值一一樣,

現代人有豐富的想相力,把心去了就是相。

美曰穿越,違被自然法則!


i米和平


多少奧秘探索中,

人才物力少投行。

昨天才見原子樣,

暗物少錢怎分明。


0o幸福一家o0


不清楚你的問題太深奧了,我認為磁鐵之間的同級相斥異極相吸就是暗物質在起作用。


科技知識任意點


樓主你房貸 車貸 家庭 工作 還操勞不到你嗎? 幹起科學家的工作了


佚名視頻剪輯


我認為可以從氣㓛大師靈魂學入手。


張傳林


你搞科研嗎?這麼高大上的事我也不會啊。


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