20世紀(jì)30年代,，瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲威基(Fritz Zwicky)注意到，在一個遙遠(yuǎn)的星系團中,，星系相互環(huán)繞的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了它們可觀測質(zhì)量應(yīng)該有的水平,。于是他提出，一種看不見的物質(zhì),，也就是他所說的暗物質(zhì),，可能會對這些星系有引力的作用。

后來研究人員逐漸證實,，這種神秘的物質(zhì)廣泛存在于整個宇宙中,，它的數(shù)量是構(gòu)成恒星和人類的普通物質(zhì)的六倍。然而,，盡管在整個宇宙中都發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì),，還是有很多問題始終困擾著科學(xué)家們。以下是關(guān)于暗物質(zhì)的十大未解之謎,。

1.什么是暗物質(zhì),？

第一個，也許也是最令人困惑的是,，研究人員仍然不確定暗物質(zhì)到底是什么,。最初，一些科學(xué)家推測,，宇宙中的神秘質(zhì)量來自暗淡且難以觀測的小恒星和黑洞,，正如美國能源部費米實驗室的科學(xué)家唐· 林肯曾經(jīng)在《科學(xué)生活》上所說的那樣，雖然具體的觀測并沒有發(fā)現(xiàn)足以產(chǎn)生這些引力的物質(zhì),。目前認(rèn)為暗物質(zhì)主要的可能成分是一種假設(shè)中的粒子,，叫做弱相互作用大質(zhì)量粒子，或簡稱WIMP,，它的行為特點有點像中子,，并且質(zhì)量可能是質(zhì)子的10到100倍，林肯寫道,。然而,，這種假設(shè)卻引出了更多的問題?！热?/span>

2.我們能探測到暗物質(zhì)嗎,？

如果暗物質(zhì)是由弱相互作用大質(zhì)量粒子構(gòu)成的,，那么它們應(yīng)該就純在于我們周圍，但卻看不見,，也幾乎探測不到。為什么我們還沒有發(fā)現(xiàn)呢?雖然它們不會與普通物質(zhì)發(fā)生太多的相互作用,，但當(dāng)暗物質(zhì)粒子在太空中運動時,，它們有小概率會撞擊到質(zhì)子或電子等普通粒子。因此,，研究人員進行了一次又一次的實驗,，在地下深處對大量的普通粒子進行研究，這些粒子在那里受到保護,，避免某些可能產(chǎn)生類似暗物質(zhì)粒子碰撞的干擾輻射的影響,。問題是，經(jīng)過幾十年的尋找,，沒有一個探測設(shè)備得到可靠的結(jié)果,。中國的PandaX實驗宣告最新的WIMP探測失敗。當(dāng)時,，加州大學(xué)河濱分校的物理學(xué)家于海波(音譯)在接受《天文在線》雜志采訪時表示,，暗物質(zhì)粒子似乎比弱相互作用大質(zhì)量粒子要小得多，也可能缺乏一些可以用于研究它們的性質(zhì),。

3.暗物質(zhì)的成分是否可能不止一種粒子,？

普通物質(zhì)是由質(zhì)子和電子等日常粒子，以及中微子,、介子和介子等大量特別的粒子組成的,。因此，一些研究人員產(chǎn)生了這樣的猜想：構(gòu)成宇宙中85%物質(zhì)的暗物質(zhì)是否也同樣復(fù)雜,?！皼]有充分的理由去假設(shè)宇宙中所有的暗物質(zhì)都是由一種粒子構(gòu)成的，”哈佛大學(xué)的物理學(xué)家Andrey Katz對Live Science的姐妹網(wǎng)站天文在線說,?？ù恼J(rèn)為，暗質(zhì)子可以與暗電子結(jié)合形成暗原子,，產(chǎn)生與可觀測世界中一樣多樣和有趣的結(jié)構(gòu),。雖然這樣的猜想被越來越多的物理實驗室提出，但迄今為止,，科學(xué)家們還是無法證實或否認(rèn)它們,。【奇怪的夸克和介子,，天哪!自然界中最微小的粒子被解剖】

4.暗引力真的存在嗎,？

除了多種類暗物質(zhì)粒子之外,，還有另外一個假設(shè)，那就是暗物質(zhì)受到的力與普通物質(zhì)所受到的力類似,。一些研究人員已經(jīng)在尋找“暗光子”,，它類似于在能產(chǎn)生電磁力的普通粒子之間交換的光子，只不過它們只與暗物質(zhì)粒子相互作用,。正如《天文在線》雜志先前報道的那樣,，意大利的物理學(xué)家們正準(zhǔn)備將一束電子及其反粒子，即所謂的正電子,，進行加速撞擊,。如果暗光子確實存在，電子-正電子對就可能湮滅并產(chǎn)生一種具有力的作用的新粒子,，這可能開辟宇宙的一個全新領(lǐng)域,。

5.暗物質(zhì)可能由軸粒子組成嗎？

隨著物理學(xué)家對WIMP逐漸失去興趣,，其他暗物質(zhì)粒子開始受到青睞,。最主要的替代物之一是一種假想的粒子，被稱為軸子,，它質(zhì)量非常小,，可能只有10的負(fù)31次方，質(zhì)量比質(zhì)子還小,。人們正試圖通過一些實驗尋找軸子,。計算機模擬已經(jīng)提出了這樣一種可能性，即這些軸子可能會形成類似恒星的物體,，這些物體可能會產(chǎn)生可檢測到的輻射,，這種輻射與《天文在線》(Live Science)之前報道過的被稱為快速無線電爆發(fā)的神秘現(xiàn)象非常相似。

6.暗物質(zhì)可能有哪些特性,？

天文學(xué)家通過暗物質(zhì)與普通物質(zhì)的引力相互作用發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì),，這表明這是暗物質(zhì)在宇宙中主要的活動方式。但是,，當(dāng)試圖了解暗物質(zhì)的實質(zhì)時,，研究人員卻無從下手。根據(jù)一些理論,，暗物質(zhì)粒子應(yīng)該是它們自己的反粒子,，這意味著兩個暗物質(zhì)粒子相遇時會彼此湮滅。自2011年以來,，國際空間站上的阿爾法磁譜儀(AMS)實驗一直在尋找這種湮滅的跡象,，并且已經(jīng)成功探測到成千上萬的此類事件。科學(xué)家們?nèi)匀徊淮_定這些物質(zhì)是否來自暗物質(zhì),，而且這些信號還沒能幫助他們確定暗物質(zhì)到底是什么,。

7.是否每一個星系都存在暗物質(zhì)？

因為暗物質(zhì)比普通物質(zhì)多得多,，所以人們常說它是組織星系和星系團等大型結(jié)構(gòu)的控制力量,。所以，天文學(xué)家宣布他們發(fā)現(xiàn)了一個名為NGC 1052-DF2的星系,，它幾乎不包含任何暗物質(zhì),，這一點很奇怪?！鞍滴镔|(zhì)顯然不是形成星系的必要條件，”耶魯大學(xué)的Pieter van Dokkum當(dāng)時告訴天文在線網(wǎng)站,。然而,，另一個團隊發(fā)布了一份分析報告，表明范多克姆的團隊錯誤地測量了銀河系的距離,，這意味著它的可見物質(zhì)比最初的發(fā)現(xiàn)要暗得多,，也要輕得多，而且它的質(zhì)量中有更多是暗物質(zhì),，超出了之前的估計,。

8.DAMA/LIBRA的實驗結(jié)果如何解釋？

歐洲一項名為DAMA/LIBRA的實驗得出了一些令人費解的結(jié)果,，這是一個長期存在于粒子物理學(xué)中的謎團,。這個探測器位于意大利格蘭薩索山下的一個地下礦井中，它一直致力于尋找暗物質(zhì)粒子的周期性振蕩,。當(dāng)?shù)厍蛟趪@太陽的軌道上運行時,，理論上當(dāng)?shù)厍驀@太陽運行，同時飛越環(huán)繞我們太陽系的暗物質(zhì)銀河流——有時也被稱為暗物質(zhì)風(fēng)的時候,，就應(yīng)該產(chǎn)生這種振蕩,。自1997年以來，DAMA/LIBRA已經(jīng)聲稱觀測到了這種信號,，但是還沒有其他的實驗觀測到類似的情況,。

9.暗物質(zhì)可能帶電荷嗎？

某些跡象使一些物理學(xué)家認(rèn)為暗物質(zhì)可能帶有電荷,。宇宙誕生之初,，也就是大爆炸后的約1.8億年，恒星發(fā)出了波長為21厘米的輻射,。然后它被同時存在的冷氫吸收,。當(dāng)探測到這種輻射時，有跡象表明氫比科學(xué)家們預(yù)測的要冷得多,。哈佛大學(xué)的天體物理學(xué)家朱利安·穆尼奧斯(Julian Munoz)在接受《天文在線》采訪時曾假設(shè),，帶有電荷的暗物質(zhì)可能會把熱量從無處不在的氫氣中帶走,，這種氫氣有點像漂浮在檸檬汁中的冰塊。但這一推測還有待證實,。

中子是具有有限壽命的普通物質(zhì)粒子,。大約14.5分鐘后，脫離原子的單個中子將衰變?yōu)橘|(zhì)子,、電子和中微子,。但根據(jù)《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜志刊登的一項研究，兩種不同的實驗設(shè)置給出的衰變壽命略有不同,，相差約9秒,。物理學(xué)家提出，如果一些中子可能有百分之一的機會衰變?yōu)榘滴镔|(zhì)粒子,，就可以解釋這種異?，F(xiàn)象。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的克里斯托弗·莫里斯(Christopher Morris)和他的團隊曾嘗試監(jiān)測中子,，尋找可能來自暗物質(zhì)的信號,，但卻什么也探測不到。根據(jù)這項研究的成果,，他們認(rèn)為也可能存在其他的衰變情況,。

10.普通粒子能衰變?yōu)榘滴镔|(zhì)嗎?

考慮到科學(xué)家們在試圖探測和解釋暗物質(zhì)時所面臨的諸多困難，一個理性的人可能會質(zhì)疑他們是否完全錯了,。多年來,，少數(shù)直言不諱的物理學(xué)家一直在宣揚這樣一種觀點:或許我們的引力理論根本就是錯誤的，根本的力在大尺度上的作用與我們預(yù)期的不同,。這些理論通常被稱為“修正牛頓動力學(xué)”或MOND模型,，它們認(rèn)為暗物質(zhì)不存在，而恒星和星系的超快速相互旋轉(zhuǎn)則是引力的具體表現(xiàn),?！鞍滴镔|(zhì)仍然是一個未經(jīng)證實的理論”物理學(xué)家唐·林肯在《天文在線》的解釋中寫道。然而,，批評者們還沒有說服更多的人相信他們的觀點,。但最新的研究證據(jù)卻進一步佐證了暗物質(zhì)的真實存在。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. Adam Mann-瓶子

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1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自：https://www./64113-dark-matter-mysteries.html

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