140自然秩序大发现 暗物质与暗能量
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二十七暗物质与暗能量
导言
一九一五年
爱因斯坦根据它的相对论得出结论
宇宙的形状取决于宇宙质量的多少
他认为啊
宇宙是有限封闭的
如果是这样
宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米五乘以十的负三十次方克
但是啊
迄今为止
可观测到的宇宙的密度却比这个值小一百倍
也就是说
宇宙中的大多数物质失踪了
科学家将这种失踪的物质叫暗物质
暗能量更是奇怪
以人类已知的核反应为例
反应前后的物质有少量的质量差
这个差异呀
转换成了巨大的能量
暗能量却可以使物质的质量全部消失
完全转化为能量
宇宙中的暗能量是已知物质能量的十四倍以上
暗物质和暗能量的存在
向全世界年轻的科学家们提出了挑战
嗯
暗物质存在于人类已知的物质之外
人们呀
目前知道它的存在
但不知道它是什么
它的构成也和人类已知的物质不同
一九三零年初
瑞士天文学家兹维基发表了一个惊人的结果
在星系团中
看得见的星系只占总质量的三百分之一以下
而百分之九十九以上的质量是看不见的
不过
自危机的结果
许多人并不相信
直到一九七八年
才出现了第一个令人信服的证据
科学家们通过精确的计算发现
星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和
结论似乎只能是
星系里必有看不见的暗物质
这种无形的暗物质的重力施加影响
让星系保持团结
尽管暗物质究竟为何物
至今啊仍是个谜
但哈勃望远镜能帮助科学家发现宇宙中暗物质的具体数量
即寻找有多少暗物质
重力使时空发生扭曲
进而使遥远星系发出的光线扭曲
哈勃望远镜的天文学的观测表明
宇宙中有大量的暗物质
特别是存在大量的非重子物质
而目前科学家呀只知道组成宇宙万物的重子物质
哈勃望远镜发现
宇宙中暗物质的数量是正常物质的五倍或六倍
哈勃太空望远镜的这一发现为解决暗物质和暗能量的世纪难题提供了线索
暗能量已经引发了有关宇宙起源的一系列新理论
并对宇宙未来命运做出预言
提出了暗能量可能让宇宙在大解体中走向终结的可能性
在其他望远镜的帮助下
哈勃望远镜还绘制出了第一幅暗物质三维图
表明暗物质的大块头显然随时间的推移而变大
表明它呀具有普通的重力
据天文观测估计
宇宙的总质量中
重子物质约占百分之二
也就是说
宇宙中可观测到的各种星际物质
星体
恒星
星团
星云 类星体
星系等的总和只占宇宙总质量的百分之二
百分之九十八的物质还没有被直接观测到
那么
暗物质是些什么物质呢
标准模型给出的六十二种基本粒子中
能够稳定的独立存在的粒子只有十二种
这十二种稳定粒子中
电子
正电子
质子
反质子是带电的
不能是暗物质粒子
光子和引粒子的静止质量是零
也不能是暗物质粒子
因此
在标准模型给出的六十二种粒子中
有可能是暗物质粒子的只有三种中微子和三种反中微子等六种轻子
宇宙学研究发现
在宇宙大爆炸初期产生的各种基本粒子中
有一种叫做中微子的粒子
不参与形成物质的核反应
也不与任何物质作用
他们呀
一直散布在太空中
是暗物质的主要嫌疑人
但中微子在一九三一年被提出来以后呢
一直被认为质量为零
这样
即使太空是中微子的海洋
也不会形成质量和引力
曾有人设想
存在一种类中微子
它的性质呢
与中微子类似
但是啊
有质量
可是一直没有发现类中微子的存在
极小的中微子运动速度极高
可自由穿透任何物质
甚至是整个地球
很难被捕捉到
但中微子与物质原子和亚原子粒子碰撞时
会使它们撕裂而发出闪光
探测到这种效应
就是探到了中微子
但为了避免地面上的各种因素的干扰
必须把探测装置放在很深如一千米的地下
一九八一年
一名苏联科学家在试验中发现了中微子可能有质量
后来日美科学家进一步证实了中微子有质量
如果这个结论能得到最后的确认
则中微子就是人们所寻找的暗物质
暗物质的另一个候选者是轴子
二十世纪八十年代初期
美国天文学家艾伦森发现
距我们三十万光年的天龙座矮星系中
许多巨大的红星周围存在着稳定的暗物质
即这些暗物质受到严格的束缚
高能热粒子和能量适中的暖粒子是难以束缚住的
它们呀
会到处乱窜
只有运行很慢的冷粒子才能被束缚住
物理学家认为
那是一种非常稳定
非常轻的中性粒子
轴子质量呢
只有电子质量的数百万分之一
这就是暗物质的轴子模型
现在呢
已经建造了轴子探测器
探测工作也正在进行
轴子模型是否成立
最终得由实验来裁决
最近啊
还有人提出
暗物质可能是一种称作宇宙弦的弦状物质
它产生于大爆炸后的一秒期间内
直径为一万亿亿亿分之一厘米
质量密度大得惊人
这种理论是否成立
同样还有待科学家进一步的研究
寻找暗物质有着重大的科学意义
如中微子确有质量
则宇宙中的物质密度将超过临界值
宇宙将终有一天转而收缩
关于宇宙是继续膨胀还是转而收缩的长久争论将尘埃落定
为探索暗物质的秘密
世界各国的粒子物理学家正在这个领域努力工作
相信揭开暗物质神秘面纱的那一天不会太遥远了
围绕暗物质和暗能量理论
诺贝尔奖获得者
美籍华裔科学家李正道提出天外有天
指出
因为暗能量
我们的宇宙之外可能有很多宇宙
我们的宇宙在加速的膨胀
且核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连
二十七暗物质与暗能量
导言
一九一五年
爱因斯坦根据它的相对论得出结论
宇宙的形状取决于宇宙质量的多少
他认为啊
宇宙是有限封闭的
如果是这样
宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米五乘以十的负三十次方克
但是啊
迄今为止
可观测到的宇宙的密度却比这个值小一百倍
也就是说
宇宙中的大多数物质失踪了
科学家将这种失踪的物质叫暗物质
暗能量更是奇怪
以人类已知的核反应为例
反应前后的物质有少量的质量差
这个差异呀
转换成了巨大的能量
暗能量却可以使物质的质量全部消失
完全转化为能量
宇宙中的暗能量是已知物质能量的十四倍以上
暗物质和暗能量的存在
向全世界年轻的科学家们提出了挑战
嗯
暗物质存在于人类已知的物质之外
人们呀
目前知道它的存在
但不知道它是什么
它的构成也和人类已知的物质不同
一九三零年初
瑞士天文学家兹维基发表了一个惊人的结果
在星系团中
看得见的星系只占总质量的三百分之一以下
而百分之九十九以上的质量是看不见的
不过
自危机的结果
许多人并不相信
直到一九七八年
才出现了第一个令人信服的证据
科学家们通过精确的计算发现
星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和
结论似乎只能是
星系里必有看不见的暗物质
这种无形的暗物质的重力施加影响
让星系保持团结
尽管暗物质究竟为何物
至今啊仍是个谜
但哈勃望远镜能帮助科学家发现宇宙中暗物质的具体数量
即寻找有多少暗物质
重力使时空发生扭曲
进而使遥远星系发出的光线扭曲
哈勃望远镜的天文学的观测表明
宇宙中有大量的暗物质
特别是存在大量的非重子物质
而目前科学家呀只知道组成宇宙万物的重子物质
哈勃望远镜发现
宇宙中暗物质的数量是正常物质的五倍或六倍
哈勃太空望远镜的这一发现为解决暗物质和暗能量的世纪难题提供了线索
暗能量已经引发了有关宇宙起源的一系列新理论
并对宇宙未来命运做出预言
提出了暗能量可能让宇宙在大解体中走向终结的可能性
在其他望远镜的帮助下
哈勃望远镜还绘制出了第一幅暗物质三维图
表明暗物质的大块头显然随时间的推移而变大
表明它呀具有普通的重力
据天文观测估计
宇宙的总质量中
重子物质约占百分之二
也就是说
宇宙中可观测到的各种星际物质
星体
恒星
星团
星云 类星体
星系等的总和只占宇宙总质量的百分之二
百分之九十八的物质还没有被直接观测到
那么
暗物质是些什么物质呢
标准模型给出的六十二种基本粒子中
能够稳定的独立存在的粒子只有十二种
这十二种稳定粒子中
电子
正电子
质子
反质子是带电的
不能是暗物质粒子
光子和引粒子的静止质量是零
也不能是暗物质粒子
因此
在标准模型给出的六十二种粒子中
有可能是暗物质粒子的只有三种中微子和三种反中微子等六种轻子
宇宙学研究发现
在宇宙大爆炸初期产生的各种基本粒子中
有一种叫做中微子的粒子
不参与形成物质的核反应
也不与任何物质作用
他们呀
一直散布在太空中
是暗物质的主要嫌疑人
但中微子在一九三一年被提出来以后呢
一直被认为质量为零
这样
即使太空是中微子的海洋
也不会形成质量和引力
曾有人设想
存在一种类中微子
它的性质呢
与中微子类似
但是啊
有质量
可是一直没有发现类中微子的存在
极小的中微子运动速度极高
可自由穿透任何物质
甚至是整个地球
很难被捕捉到
但中微子与物质原子和亚原子粒子碰撞时
会使它们撕裂而发出闪光
探测到这种效应
就是探到了中微子
但为了避免地面上的各种因素的干扰
必须把探测装置放在很深如一千米的地下
一九八一年
一名苏联科学家在试验中发现了中微子可能有质量
后来日美科学家进一步证实了中微子有质量
如果这个结论能得到最后的确认
则中微子就是人们所寻找的暗物质
暗物质的另一个候选者是轴子
二十世纪八十年代初期
美国天文学家艾伦森发现
距我们三十万光年的天龙座矮星系中
许多巨大的红星周围存在着稳定的暗物质
即这些暗物质受到严格的束缚
高能热粒子和能量适中的暖粒子是难以束缚住的
它们呀
会到处乱窜
只有运行很慢的冷粒子才能被束缚住
物理学家认为
那是一种非常稳定
非常轻的中性粒子
轴子质量呢
只有电子质量的数百万分之一
这就是暗物质的轴子模型
现在呢
已经建造了轴子探测器
探测工作也正在进行
轴子模型是否成立
最终得由实验来裁决
最近啊
还有人提出
暗物质可能是一种称作宇宙弦的弦状物质
它产生于大爆炸后的一秒期间内
直径为一万亿亿亿分之一厘米
质量密度大得惊人
这种理论是否成立
同样还有待科学家进一步的研究
寻找暗物质有着重大的科学意义
如中微子确有质量
则宇宙中的物质密度将超过临界值
宇宙将终有一天转而收缩
关于宇宙是继续膨胀还是转而收缩的长久争论将尘埃落定
为探索暗物质的秘密
世界各国的粒子物理学家正在这个领域努力工作
相信揭开暗物质神秘面纱的那一天不会太遥远了
围绕暗物质和暗能量理论
诺贝尔奖获得者
美籍华裔科学家李正道提出天外有天
指出
因为暗能量
我们的宇宙之外可能有很多宇宙
我们的宇宙在加速的膨胀
且核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连