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搅浑宇宙的暗物质与暗能量  

2017-12-02 18:49:05|  分类: 管理技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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搅浑宇宙的暗物质与暗能量 - 真心阳光 - 《真心阳光》博客

北京时间11月30日,Nature杂志(《自然》)在线发表了暗物质粒子探测卫星“悟空”(DAMPE)取得的最新成果。
  “悟空”其实就是一台宇宙线望远镜,自上天以来便持续不断地记录着来自宇宙的高能粒子。“悟空”在轨运行的前530天,共采集了约28亿颗高能宇宙射线,其中包含约150万颗25GeV(1GeV=10亿电子伏特)以上的电子宇宙射线。基于这些数据,科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果,并暗示了暗物质粒子存在可能的新证据。
(一)暗物质

   暗物质指的是看不见的物质。不是因为没有光照亮它们,而是因为光照不亮它们。我们之所以能够看到这个世界,看到身边的桌椅板凳,看到遥远的日月星辰,是因为这些东西或者说这些物质在最根本的层面上能够跟光互动——它们能够被光照亮,或者能够发出光亮。暗物质则不同,它们和光形同陌路,互不理睬。用严谨的科学术语来说,暗物质不参与电磁相互作用,而光是一种电磁波。因此,暗物质不反光,不发光,也不遮挡任何光线。
   与暗物质形同陌路的,不只有光,还有普通物质。分子和原子是普通物质构成的基石,这些基石能够组装在一起,本质上是它们之间的电磁力在发挥作用。也正是通过这样的电磁作用,我们才能够触摸到这个大千世界。而暗物质,对这样的电磁作用,根本就不屑一顾。于是,对于由普通物质构成的我们来说,暗物质不只看不见,也摸不着,就像一个幽灵,来自于完全不同的另一个时空。
  在我们的宇宙里,暗物质的数量比普通物质多得多,然而我们对暗物质的本质一无所知。自上世纪30年代以来,在规模远大于太阳系的宇宙尺度上,天文学家发现有越来越多的天体运行规律,就算把所有看得见的物质全都算上,也仍然需要有额外的引力才解释得通。在银河系级别的旋涡星系里千亿颗恒星绕着星系中心快速运转。这些恒星速度之快,要是没有额外的引力,它们会被甩到星系以外,令整个星系分崩离析。在规模更大的星系团中,星系间弥漫着能够辐射出X射线的高温气体。这些气体温度之高,要是没有额外的引力,它们早该消散在宇宙空间而成不了形。甚至在宇宙演化早期,要是没有额外引力的参与,普通物质也不会如此快速地聚集成团,形成如今我们看到的宇宙大尺度结构。天文学家相信,宇宙中必定存在某种未知的物质,数量比普通物质更多,能够产生足够的额外引力。由于看不见也摸不着,天文学家把这种未知的物质称为暗物质。
  暗物质提出几十年来,对于它到底是什么,我们仍然一无所知。理论学家推测,就像普通物质由一系列基本粒子构成一样,暗物质可能也由一大类粒子构成。虽然这些粒子看不见也摸不着,但某些理论预言,在一些特殊情况下,这些隐身的粒子可能会露出马脚。比如,当两个暗物质粒子狭路相逢时,它们可能会相互湮灭,产生出伽马射线和一系列并不隐身的高能粒子。在地球大气层外,宇宙空间里充斥横冲直撞的高能粒子,称为宇宙线。这些粒子的来源始终成谜,或许大都来源于普通的高能天体物理过程,但也有可能,其中一部分来源于暗物质粒子的相互湮灭或者衰变。源于暗物质的高能粒子,特别是正负电子,或许会在电子宇宙线的总能谱上留下独特的印迹。这正是“悟空”的的首要科学目标。

1、怎么发现有暗物质?

我们原来认识的宇宙的形态,是星球与星球之间通过万有引力相互吸引,你绕我转,我绕他转,星球们忙乱而有序。

我们的认知塌了——关于量子卫星的背景知识 - laoshen - laoshen的博客

但后来,科学家通过计算星球与星球之间的引力发现,星球自身的这点引力,远远不够维持一个个完整的星系。如果星系、星球间仅仅只有现有质量的万有引力支持的话,宇宙应是一盘散沙。宇宙之所以能维持现有秩序,只能是因为还有其他物质。而这种物质,目前为止,我们都没有看到并找到,所以,称之暗物质。

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2、暗物质有多少?

科学家通过计算,要保持现在宇宙的运行秩序,暗物质的质量,必须5倍于我们现在看到的物质。

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3、有没有观测到暗物质?

现在没有真正的测到暗物质。只是能发现光线在经过某处时发生偏转,而该区域没有我们能看到的物质,也没有黑洞。

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4、黑洞是不是暗物质?

不是。黑洞只是光出不来,它发出其他射线,它仍然是常规物质。

(二)暗能量

1、怎么发现有暗能量?

科学家观测发现,我们现在的宇宙,不仅在不断膨胀,而且在加速膨胀。如果匀速膨胀,还可以理解。但加速膨胀,就需要有新的能量的加入。这能量是啥?科学家也搞不清,取名叫暗能量。

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2、暗能量有多少?

科学家通过计算,通过质能转换方程E=MC2计算,要维持当前宇宙的这种膨胀速度,暗能量应该是现有物质和暗物质总和的一倍还要多。

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3、有没有找到暗能量?

    目前为止,还没有。 

                  世界三大著名轻音乐乐团典藏精选 - suny - 雪莲艺术园地  (湘江)編輯 2017-12-02

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