暗物质到底是啥? 暗物质是什么东西

什么是黑暗物质(什么是黑暗物质?据国外媒体报道 , 安装在国际空站的粒子物理实验设备阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer)最近获得了有关反质子流到达地球大气层的最新数据 , 这一数据的准确性是前所未有的 。两个独立的研究小组也采用了这一最新数据 , 并取得了一致的研究结果 。他们声称 , 一些反质子应该发生在暗物质粒子的碰撞中 。
这项发明并不是科学家首次尝试发明黑暗材料的证据 。但考虑到阿尔法磁谱仪最新数据的准确性 , 最新的发明应该算是最有力的证据 。
(图片来源 )
黑暗物质作为宇宙中最神秘的力量 , 在20世纪20年代引起了科学家们的关注 。近百年的科学讨论从根本上证明了它的存在 。有人质疑 , 因为测量 或计算 的不准确 , 不足以证明“黑暗物质”的存在 。但就现有技术和认知而言 , 学术界更倾向于其存在的理论和证明 。黑暗物质到底是什么?
一般来说 , 暗物质是一种构成宇宙的物质 , 至今还没有精确的定义 。2013年 , 欧洲普朗克宇宙探测器团队估计宇宙年龄为137.98037亿岁 , 由4.9%普通物质、26.8%暗物质和68.3%暗能量组成 。
暗物质之所以被称为“暗物质” , 是因为根据现有的证明暗红豆博客物质存在的证据 , 没有已知的符合其特征的粒子 。
首先 , 黑暗物质不发光但是有引力 , 因为我们是通过引力来衡量它们的存在的 。
其次 , 暗物质粒子的重要性质有以下三点:
1.深色物质粒子的寿命相对较长 。因为宇宙进化了130多亿年 , 黑暗物质依然存在 。可以推测 , 要么是暗物质像质子一样不会衰变;要么是暗物质衰变 , 但速率很低;
2.黑暗物质是冷的 , 意味着它们的速度低 , 质量高;
3.暗物质粒子之间的相互作用很弱 。暗粒子不参与电磁相互作用 , 它们之间的引力相互作用和可能的弱相互作用 , 两者都是弱的 。
在新的粒子物理模型中 , 有许多粒子的性质与暗物质粒子非常相似 。可惜没有一个是完全一致的 。
让我们逐一分析 。下图是一个比例模型 , 包括除引力子以外的所有已知粒子:
图:现有粒子模型
从左上角看 。右上角的夸克家族包含六种夸克 , 共计36种 。为什么夸克不能是暗物质粒子?因为夸克都是带电的 , 带电就会发光 。
左下角是轻子家族 。电子、电子、粒子都是带电的 。中微子虽然不带电 , 但质量更轻 , 速度更快 。
右边是玻色子家族 。其中光子是电磁相互作用的介质粒子 , 所以肯定不是暗物质 。W玻色子和Z玻色子虽然是弱相红豆博客相互作用的介质粒子 , 但它们是不稳定的 。胶子是具有强相互作用的中等粒子 。
中间还有一个无标度玻色子 , 就是希格斯粒子 。它的衰变非常迅速且不稳定 。
经过上面的排除 , 我们可以大致推断出暗物质粒子应该是一种未知的新粒子 。
寻找黑暗物质
目前搜寻黑暗物质的 大致有以下三种:
1.模仿BIGBANG:利用大型强子对撞机模仿BIGBANG当初的样子 , 试图发明黑暗物质;
2.探测黑暗物质和普通物质碰撞产生的信号:根据科学观测 , 黑暗物质和普通物质发生碰撞并发出信号的概率非常小 。但由于信号太弱 , 为了屏蔽其他宇宙射线的影响 , 我们选择在地下深坑放置精密仪器进行探测;
3.空之间的间接探测:暗物质粒子可能湮灭或衰变 , 在此过程中发射的宇宙射线可能被发射到Tai空的探测器探测到 。
中国探索黑暗物质的方式
我国探测暗物质的 属于空之间的间接探测——2015年12月17日 , 我国首颗暗物质事例探测卫星DAMPE发射升空 , 是中国科学院空首个科学试验项目首批四颗科学实验卫星之一 。它是迄今为止世界上观测能量范围最广、能量分辨率更好的一颗暗物质粒子探测卫星 。
中国的暗物质粒子探测卫星有三个重要的科学目的:一是间接探测暗物质 , 这也是最重要的;二是寻找宇宙射线的来源;第三个是伽马射线天体物理学 。
DAMPE卫星的结构和功能
图:DAMPE的内部结构
这颗卫星从上到下由四部分组成:一个塑料的开拓者探测器;硅阵列探测器;BGO能量计、中子探测器 。其功效分离如下: