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11个相关黑物质未解之谜:为你揭开黑物质的奥秘面纱

admin 于 2018-12-06 16:31 发布在 关于我们  |  点击数:

  黑物质真的存在吗?

  天文学家议定黑物质与清淡物质间的引力作用发现了黑物质的存在,表明这是黑物质在宇宙中露面的主要途径。但要弄清黑物质的内心,科学家却步履维艰。一些理论认为,黑物质粒子答当是它们自身的逆粒子,意味着两个黑物质粒子一旦团聚、就会刹时息灭。自2011年首,国际空间站上的α磁谱仪实验便不息在追求这栽息灭信号,迄今已探测到了数十万次。科学家尚不确定这些息灭信号是否来自于黑物质,也尚且无法议定这些信号进一步晓畅黑物质的内心。

  清淡物质既能够由质子、电子云云的清淡粒子组成,也能够由中微子、渺子、介子云云奇清新怪的粒子组成。因此有些钻研人员挑出,占了宇宙通盘物质85%的黑物质是否也会如此复杂呢?“吾们异国理由认为,宇宙中的所有黑物质都仅由一栽粒子组成。”哈佛大学物理学家安德烈·卡兹(Andrey Katz)指出。例如,黑质子能够与黑电子结相符,组成黑原子,黑物质的世界也能够与吾们见到的世界同样雄厚、风趣。固然越来越众的物理实验室最先挑出相通的设想,但不论是证实照样证假,都令科学家们幼手幼脚。

  如何注释DAMA/LIBRA实验终局?

  吾们能否探测到黑物质?

  除了黑物质粒子之外,黑物质还能够会受到“黑力量”的影响,就像清淡力对清淡物质的影响相通。一些钻研人员不息在追求“黑光子”。这栽粒子相通于在清淡粒子之间来回互换、从而产生电磁力的清淡光子,只不过唯有黑物质粒子才能感觉到它的存在。意大利物理学家正准备用一束电子和正电子轰击钻石。倘若黑光子真的存在,电子-正电子对就会息灭,生成一个携带稀奇力的“黑光子”。倘若成功,也许会掀开一个崭新的宇宙周围。

  由于科学家对黑物质的探测息争释如此难得,当然有人推想,这总共能够从一路先就是错的。众年来,不息有幼批物理学家认为吾们的引力理论并不精确,基本力在大尺度上的运作机制与吾们的推想并纷歧致。有一栽名叫“修整牛顿力学”的理论认为,根本不存在黑物质这栽东西,恒星和星系的旋转速度之因此比吾们预先的要快,是由于引力的作用手段超出了吾们的想象。用物理学家唐·林肯的话来说:“黑物质模型尚未得到证实。”但黑物质的指斥者同样无法证实他们的不悦目点。并且最新证据表现,黑物质是实在存在的。(叶子)

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  一个从宇宙之初发出的信号让一些物理学家认为,黑物质能够带有电荷。宇宙初期、即大爆炸后1.8亿年形成的恒星会发射波长21厘米的辐射。而这些辐射随后又会被矮温氢汲取。今年二月探测到这一辐射信号时,其谱线表现,汲取辐射的氢的温度比之前意料的还要矮得众。哈佛大学天体物理学家朱利安·穆诺兹(Julian Muñoz)推想,带电荷的黑物质能够从氢中带走了一片面炎量,就像饮料中的冰块相通。但这一推想尚未得到证实。

  长时间以来,欧洲DAMA/LIBRA实验的终局不息令粒子物理界的科学家们疑心不已。该探测器位于意大利格兰萨索山的一处地下矿井中,不息在追求黑物质粒子的周期性振荡形象。按理说,地球在公转过程中,倘若刚益从围绕太阳系的黑物质星系流中穿过,就会发生这栽振荡形象。自1997年来,DAMA/LIBRA实验众次宣称不悦目察到了这类振荡信号,但其它实验均未不悦目察到过。

  每个星系中都存在黑物质吗?

  黑力量存在吗?

  黑物质仅由一栽粒子组成吗?

  此后,钻研人员证实了宇宙各处都存在这栽奥秘物质,并且其总量众达组成恒星、人体等清淡物质的六倍。然而,尽管吾们晓畅宇宙中存在黑物质,它们仍令科学家大伤脑筋。本文将为你介绍11个相关黑物质的未解之谜。

  随着物理学家逐渐对WIMP粒子失踪趣味,其它黑物质粒子“候选人”最先越来越获青睐。其中为首的是一栽叫做“轴子”(axion)的粒子。轴子质量极轻,能够只有质子的1031分之一。有几项实验正在对轴子伸开钻研。近期计算机模拟表现,轴子能够会形成相通恒星的天体,而这些天体能够会产生可被探测到的、相通迅速射电暴的辐射。

  倘若黑物质由WIMP粒子组成,就答该无处不在,但无法被吾们望见、也很难被探测到。那么,吾们为何连一丁点WIMP粒子都没找到呢?固然这类粒子几乎不与清淡物质发生互动,但它们在宇宙中穿梭时,意外也会撞上一个质子或电子云云的清淡粒子。因此,科学家在地下开展了一次又一次用到大量清淡粒子的实验,避开外界的辐射作梗,模拟黑物质粒子的撞击过程。但题目是,在数十年的钻研之后,这些探测器仍未做出任何具有可信度的发现。今年岁首,中国PandaX实验通知了最新一次WIMP粒子的探测情况,终局又是一无所获。添州大学河滨分校物理学家Hai-Bo Yu指出,照云云望来,真实的黑物质粒子能够比WIMP粒子幼得众,或者其特性会大大增补钻研难度。

  最先要说的一点、也最令人刁难的一点是,钻研人员仍不隐微黑物质原形为何物。一路先有科学家推想,宇宙中失踪的质量能够由阴郁的幼型恒星及黑洞组成。但美国能源部费米实验室科学家唐·林肯(Don Lincoln)指出,详细不悦目测终局表现,这些天体的数目根本不能以注释黑物质的壮大影响。现在最能够注释黑物质之谜的“候选人”为“弱相互作用大质量粒子”,简称WIMP。该粒子的走为手段相通于中子,但质量能够比质子重10至100倍。不过,这栽推想又带来了更众题目,由于数目太众,在此就纷歧一列举了。

  清淡粒子会衰变成黑物质吗?

  黑物质有哪些特性?

  黑物质是什么?

  黑物质会不会由轴子组成?

  中子是一栽寿命有限的清淡粒子。过了14.5分钟旁边,一个单独存在的中子就会衰变成一个质子、一个电子和一个中微子。但在两次分别的实验中,得出的中子衰变时间略有区别,约相差9秒。今年岁首有物理学家挑出,倘若中子衰变过程中,有1%的时间里,片面中子会衰变成黑物质,就能够注释这栽变态迥异了。美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的克里斯托弗·莫里斯(Christopher Morris)及其团队对中子进走了亲昵监测,期待找到能够为黑物质的信号,但一无所获。该钻研认为,中子衰变能够还有其它注释。

  由于黑物质的质量远超清淡物质质量,黑物质常被说成维系星系和星团的“限制力量”。但今年岁首,天文学家发现了一个名叫NGC 1052-DF2的星系,其中益像不含任何黑物质。耶鲁大学的皮埃特·冯·众库姆(Pieter van Dokkum)那时外示:“黑物质隐微不是形成星系的必需项。”然而在今年夏季,另一支钻研团队发布了本身的分析终局,认为众库姆的团队对该星系的距离测量有误,这意味着该星系中的可见物质其实比众库姆声称的少得众,黑物质的质量则比其挑出的众得众。

  新浪科技讯 北京时间12月1日新闻,据国外媒体报道,上世纪30年代,一位名叫弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)的瑞士天文学家着重到,一个位于迢遥星团中的星系的旋转速度远快于议定其可见物质计算得出的旋转速度。因此他挑出,这些星系中能够存在某栽望不见的物质、即黑物质,议定引力拉动星系旋转。

  黑物质是否带电荷?