暗物质是什么?暗物质有什么用

暗物质是什么?

根据现代天文学,我们所能看到的行星、恒星、星系等普通物质只占宇宙的4.9%,另外还有普通物质5倍的暗物质,我们只能探测到它们的引力作用,而无法通过电磁学手段直接观测到它们。在20世纪70年代,天文学家在观测星系的自转速度时发现,星系的自转速度并没有随着远离星系的中心而逐渐降低,而是几乎保持不变,星系边缘和靠近星系中心的自转速度相差很小。这种现象十分反常,按照引力理论,距离中心越远,受到的引力作用越弱,则旋转速度应该也越小。然而,星系边缘的旋转速度很快,星系的引力根本无法维持这样的运动,它们早应该脱离星系才对。这只能说明星系中还存着一种巨大的引力源,能够使星系的自转产生如此反常的现象,天文学家把产生这种引力的物质称作暗物质。

后来的观测结果进一步暗示了这种神秘物质的存在。根据广义相对论,光线在经过强引力场时将会发生弯曲,我们将会观测到扭曲的图像,这被称作引力透镜效应。天文学家在测量由星系产生的引力透镜效应时发现,星系中普通物质产生的引力所能导致的光线偏折远低于观测结果,这也能暗示星系中存在大量的暗物质。

暗物质是什么?暗物质有什么用

暗物质是笼罩在现代物理学上空的两朵乌云之一(另一朵是暗能量),如果发现暗物质,其意义不亚于发现引力波。遥想20世纪初,从笼罩在经典物理学上空的两朵乌云中分别诞生了相对论和量子力学,由此引发了物理学革命,奠定了现代物理学的基础。目前,我国悟空号卫星正在探测宇宙中的暗物质粒子,这是目前性能最为强大的暗物质探测卫星。根据悟空号最近的观测结果,可能发现了一种新的粒子,或许就是天文学家苦苦寻找的暗物质粒子。有关进一步的结果,让我们拭目以待。

找到暗物质了吗?

悟空首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进表示,首批成果中最令人兴奋的是发现了100多个奇异电子,随着电子数量的进一步积累,才能进一步提高该发现的置信度,为人类打开新的观测宇宙窗口。

中科院院士吴岳良分析,从目前数据分析看,这些奇异电子信号可能有两个来源,要么来自暗物质湮灭,要么来自超新星遗迹或是脉冲星。从目前来看,来自前者的可能性似乎更有说服力。

一旦国际科学界进一步认可其来自暗物质起源,人类就可以根据悟空的探测结果获知暗物质粒子的质量、湮灭率,以及太阳系附近的暗物质团块分布等信息,这些都是以前无法得到的。

暗物质是什么?暗物质有什么用

Maybe,maybe,YES,《自然》中国区科学总监印格致(EdGerstner)则从另一角度阐述科学发现与公众认识之间的距离:每一次发现新的信号,科学界都会为之震动,公众则会反复追问:找到暗物质了吗?科学家却只能回答:可能吧。在前沿科学研究领域,这样的对话可能会延续很多很多年,直到多个方向的研究成果反复互证,科学家们才会最终宣布:是的!我们找到了!

在11月27日举行的首批科学成果发布会上,媒体一直在追问常进何时能找到暗物质。对此,常进表示:我目前的工作是做好卫星数据的搜集与分析工作。确认找到暗物质,一定是个漫长的过程,需全球科学家协力探索。

暗物质有什么用?

暗物质被称为世纪之谜。20世纪初,荷兰天文学家奥尔特等多位科学家相继提出,宇宙中存在发光很弱或者不发光的暗物质。

暗物质是什么?以何种形式存在?和人类又会产生怎样的联系谜底的揭开,或许会与牛顿力学、爱因斯坦相对论一样,开启人类新的物理时代。

作为宇宙构成部分中超过25%的存在,怎么可能没有用?吴岳良院士说,否则何来星系和宇宙结构,何来银河系、太阳系甚至我们人类?

中科院院长白春礼说,基础科学从发现到应用往往动辄以百年为计量单位,而这种影响必然是颠覆性的。有了相对论和量子力学,才有了航天、半导体和互联网。作为当今世界最前沿的科学话题,相信暗物质发现的作用,不会亚于它们。

对科学的追求,是人类社会不断进步的主要动力。常进说,暗物质的作用我们现在无从得知,但寻找暗物质的工作每天都在影响我和我的团队成员。也许再过100年,我们的后代日常生活都离不开暗物质突破后产生的新的理论。

不是暗物质也很重要?

对于常进而言,他目前最关心的是,接下来悟空所捕捉到的这些奇异电子信号是否还会持续增加;一年后,能否达到科学发现所要求的精度。

无论是不是暗物质,都将是一个重要的新现象。常进表示。

暗物质是什么?暗物质有什么用

长期以来,科学界普遍认为在1.4TeV以上的高能段是一片沙漠,但悟空正在进行的工作有望证明,这里其实风光旖旎。物理学界现有的理论模型远不能解释关于宇宙的所有疑问,期待悟空能够破旧立新。暗物质卫星科学应用系统副总师范一中说。

白春礼则认为,如果研究最终确定发现了新粒子,是暗物质,这无疑非常重要。但如果不是暗物质,也意义重大。耗资100亿美元建造的欧洲核子对撞机撞出一个上帝粒子,验证了理论学家的预测,使其得到了诺贝尔奖。而我们如果用不到1亿美元就找到新粒子,意义更加非凡。

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