暗物质有哪些秘密，关于暗物质的 8个未解之谜

关于【暗物质有哪些秘密】，今天小编给您分享一下，如果对您有所帮助别忘了关注本站哦。

• 内容导航：
• 1、暗物质有哪些秘密：暗物质真的存在吗？关于暗物质的 8个未解之谜
• 2、暗物质有哪些秘密，暗物质到底是什么

1、暗物质有哪些秘密：暗物质真的存在吗？关于暗物质的 8个未解之谜

上世纪30年代，瑞士天文学家弗里茨·兹威基注意到，遥远星团中星系相互绕行的速度比它们本应拥有的可见质量要快得多。因此他提出：一种看不见的物质---暗物质，可能会在引力作用下拉动这些星系运动。

从那时起，越来越多的研究人员不断证实，这种神秘的物质遍布整个宇宙，但科学家们对暗物质却一直摸不到头脑，其中最为疑惑的地方主要有以下8点，也堪称是暗物质的8大未解之谜。

第一个问题：什么是暗物质？

没有任何研究人员能确定暗物质到底是什么。大部分情况下，科学家推测宇宙中缺失的质量是由小的微弱恒星和黑洞组成的，但并没有发现足够多的此类物体来解释暗物质的影响。目前被广泛接受的理论认为，组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”，它是一种质量和相互作用强度在电弱标度附近的某种稳定粒子，通过热退耦机制获得已知的剩余丰度，不过这种理论只是众多理论之一，并没有得到证实。

第二个问题：我们真的能探测到暗物质吗？

如果暗物质是由“弱相互作用有质量粒子”构成的，那么它们应该就在我们周围，但我们却并没有准确探测到。虽然它们不会与普通物质发生太多相互作用，但暗物质粒子在穿过太空时总是有可能撞击质子或电子等普通粒子。因此，研究人员对地下深处的大量普通粒子进行了一次又一次的实验，但经过数十年的实验，并没有权威的探测发现。

第三个问题：暗物质是否由多个粒子组成？

普通物质由质子、电子、中微子等基本粒子，以及介子等更奇特的“粒子”组成。因此，一些研究人员猜测，占宇宙物质 85% 的暗物质可能也有同样的粒子构成方式。比如，暗质子可以与暗电子结合形成暗原子，产生与可见世界中结构一样的多样化结构。但迄今为止，科学家们还没有找到任何一种方法来确认或否认它们。

第四个问题：暗物质的性质是什么？

天文学家通过其与普通物质的引力相互作用发现了暗物质，这表明这是其在宇宙中存在的主要方式。但是，当试图了解暗物质的真实本质时，研究人员几乎没有什么可做的。根据一些理论研究，暗物质粒子应该是它们自己的反粒子，这意味着两个暗物质粒子相遇时会相互湮灭。

第五个问题：每个星系都存在暗物质吗？

因为暗物质的重量比普通物质大得多，所以通常说暗物质是组织大型结构（如星系和星系团）的控制力。但奇怪的是，天文学家在新发现了的NGC 1052-DF2星系中，却没有发现任何暗物质，这说明暗物质显然不是形成星系的必要条件。

第六个问题：普通粒子能衰变成暗物质吗？

中子是具有有限寿命的常规物质粒子。大约每14.5分钟，一个脱离原子的孤中子就会衰变为一个质子、一个电子和一个中微子。但有科学家用两种不同的装置做了两种实验，显示衰变的寿命略有不同，它们之间的差异约为9秒，因此物理学家认为，如果中子在衰变过程中会产生暗物质粒子，那就能解释不同实验条件下中子的衰变事件不同。

第七个问题：暗物质会带电荷吗？

最开始物理学家认为暗物质可能带有电荷。宇宙初期恒星发出的波长为21厘米的辐射，然后它被同时存在的冷氢气吸收。不过，最新的检测数据显示，氢气比科学家预测的要冷得多，这说明带有电荷的暗物质可能会从无处不在的氢中吸收热量。

第八个问题：暗物质力真的存在吗？

除了额外的暗物质粒子外，暗物质可能会经历类似于普通物质所感受到的力。一些研究人员已经在寻找“暗光子”，这就像在产生电磁力的正常粒子之间交换的光子一样。有物理学家还准备将一束电子及其反粒子（称为正电子）粉碎成钻石，如果暗光子真的存在，那么电子-正电子可能会湮灭并产生一种奇怪的载力粒子，这可能会打开一个全新的宇宙区域。

2、暗物质有哪些秘密，暗物质到底是什么

引言按照经典的引力理论来说，越接近星系中心的天体围绕该星系中心的公转速度越快，因为公转速度快可以避免沦陷于中心质点的强引力源距离星系中心越远的天体公转速度越慢，因为距离星系中心远所受到的引力作用弱，如果公转速度太快，又会被离心力给甩出去，所以正常情况下天体围绕星系中心的公转速度与两者之间的距离成反比以达到整个星系的平衡，众所周知我们的太阳系处于银河系的外围，但是放眼更大的星际尺度，我们会发现太阳系围绕银河系中心的公转速度与经典的引力理论计算不符，比如我们的太阳系距离银河系中心大约2.6万光年，根据经典引力理论计算，太阳系的公转速度应该是160千米/秒，事实上观测的结果却是240千米/秒所以物理学家就假设银河系的外围存在大量的看不见的未知物质，且这种看不见的未知物质的质量占比大于可见的常规物质，正是它们提供的额外引力才能维持星系外围天体在快速公转中不至于分离出整个星系后来的物理学家就把这种看不见的未知物质命名为暗物质，现在越来越多的天文观测数据支持暗物质的存在，可是暗物质到底是什么呢？，下面我们就来说一说关于暗物质有哪些秘密?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

暗物质有哪些秘密

引言

按照经典的引力理论来说，越接近星系中心的天体围绕该星系中心的公转速度越快，因为公转速度快可以避免沦陷于中心质点的强引力源。距离星系中心越远的天体公转速度越慢，因为距离星系中心远所受到的引力作用弱，如果公转速度太快，又会被离心力给甩出去，所以正常情况下天体围绕星系中心的公转速度与两者之间的距离成反比。以达到整个星系的平衡，众所周知我们的太阳系处于银河系的外围，但是放眼更大的星际尺度，我们会发现太阳系围绕银河系中心的公转速度与经典的引力理论计算不符，比如我们的太阳系距离银河系中心大约2.6万光年，根据经典引力理论计算，太阳系的公转速度应该是160千米/秒，事实上观测的结果却是240千米/秒。所以物理学家就假设银河系的外围存在大量的看不见的未知物质，且这种看不见的未知物质的质量占比大于可见的常规物质，正是它们提供的额外引力才能维持星系外围天体在快速公转中不至于分离出整个星系。后来的物理学家就把这种看不见的未知物质命名为暗物质，现在越来越多的天文观测数据支持暗物质的存在，可是暗物质到底是什么呢？

大量弥散的暗物质晕包裹着整个银河系

暗物质的物理性质

暗物质首先不发光，它也不衍射或者反射任何光线，所以暗物质不参与电磁力作用，不参与电磁力作用哪它肯定不携带电荷，它是电中性，所以暗物质看不见摸不着。假设有一个由暗物质构成的人与你迎面相撞，哪么你俩彼此都感觉不到对方的存在，它既隐形又透明。

暗物质肯定也不会参与强核力作用，因为假设它参与强核力作用，哪么在宇宙早期的核合成阶段，它会在强核力作用下形成强子，进而进一步形成宏观天体。但是根据天文观测显示，越往常规物质密集的星系中心，暗物质密度越低，越往常规物质密度低的星系边缘地带，暗物质分布越多。它是一种弥散的暗物质晕在星系外围包裹着整个星系。

暗物质参与弱核力作用的可能性也不大，因为参与弱核力作用的粒子，在衰变过程中肯定会产生放射性射线，这样人类的探测仪器就可以探测到它的衰变效应，天文望远镜也更容易观测到它。往更大格局考虑，弱核力早就与电磁力统一成电弱力，在大型强子对撞机的高能粒子对撞实验中的电弱统一能标下并没有发现暗物质。但是为什么我说暗物质参与弱核力的可能性也不大，没有说百分之百不参与弱核力作用？因为物理学家假设的暗物质候选粒子中有一种大质量的弱核力粒子叫WIMP，如果暗物质真的是WIMP粒子，哪么它肯定参与弱核力作用，不过这种假想的WIMP粒子存在的可能性几乎为零，所以我说暗物质参与弱核力作用的可能性非常低。

在自然界的四大基本作用力中！暗物质唯一参与引力作用，因为它有质量，天文观测就是根据暗物质在星系外围的引力透镜效应来确定它的存在。从星系自转曲线得到的数据显示，星系的质量有90%是看不见的暗物质。这一数据主要来源于它对于星系外围天体的引力作用。

暗物质晕

暗物质类型

热暗物质

热暗物质由一种神秘的中微子构成，这种中微子区别于标准模型中的六种中微子，它质量大于标准模型中的六种中微子，运动速度快，温度高，所以物理学家叫它热暗物质。不过这种热暗物质粒子不稳定，很难在宇宙早期的核合成阶段长久保存下来，所以现在这种热暗物质大部分时候都与混合型暗物质一起讨论，正常情况下基本上否定了这种暗物质存在的可能性。

温暗物质

温暗物质也是由一种未知的中微子类型构成，这种中微子叫惰性中微子，惰性中微子质量非常非常小。运动速度不是太快，所以温度不高，非常温和，它比热暗物质粒子稳定多了，温暗物质存在的概率也比热暗物质大很多。

冷暗物质

冷暗物质由上面提到的弱核力大质量粒子WIMP构成，WIMP粒子质量大，运动速度非常缓慢，温度低，相当稳定。在宇宙早期的核合成阶段，WIMP粒子最容易保存下来。虽然人类目前还没有找到它，它存在的可能性也不大，但是从它的稳定性来说，它是暗物质的可能性高于两种神秘的中微子。

轴子

轴子是很多大一统模型中的一种预测粒子，它也不携带电荷，它也不参与电磁力作用。由于它的电中性特质，早期物理学家认为暗物质就是由这种轴子构成，不过后来的一系列实验结果否定了轴子是暗物质的可能性。

如何探测暗物质

直接探测

这种方法直接探测来自宇宙空间的暗物质粒子和普通物质碰撞所产生的信号。由于发生这种碰撞的概率很小，产生的信号很微弱，通常需要把实验室建造在很深的地底，以屏蔽来之外太空的宇宙射线干扰。

间接探测

这种方法探测暗物质粒子湮灭或衰变产生的普通粒子。为了减少地球大气层的干扰，实验通常在太空进行，如中国“悟空”号暗物质粒子探测卫星。间接探测暗物质实验也有近三十年的历史。

高能粒子加速器探测

这种实验希望通过普通粒子的对撞来产生暗物质粒子。欧洲的大型强子对撞机是目前最高能量的粒子对撞机，也是探测暗物质粒子最佳的对撞设备。中国也有北京正负电子对撞机也可以参与暗物质探测实验

探测暗物质的方式

全球规模最大的暗物质实验室

美国

这个暗物质实验室位于美国南达科他洲，它是根据废弃的矿井改造的地下实验室，这是一个暗物质综合实验室，它探测暗物质方法就是利用7吨活性液体氙与暗物质之间的相互作用，来寻找暗物质。选择氙气的原因之一，是它的液体密度非常高，每升大约三公斤，比铝还要密集。暗物质探测器有很多层，从中心开始有一大桶液态氙气。旁边有多个光电倍增管，以检测可能显示暗物质存在的光信号。科学家希望，当暗物质撞击氙核时，可以产生一点闪光。并将温度保持在零下100摄氏度。除此之外，探测器还需由放射性极其纯净的必需材料构成。为此相关负责人指出，团队分析了1200多种材料，其中选择了最纯的材料来构建LZ，并表征来自自然宇宙辐射的残余噪声。它是目前世界上规模最大的地下暗物质实验室。

多国参与美国综合暗物质探测项目

暗物质在宇宙总质量的占比

中国

中国四川省锦屏山暗物质地下实验室，它位于四川省雅砻江锦屏山地下！这是中国甚至是世界上最深的地下暗物质实验室！建于距离地表2500米深的地底！专门用来探测暗物质！在地面的相关实验室都无法探测到暗物质！因为地面无法屏蔽来之宇宙高能射线的干扰！距离地面极深的地底实验室可以完全屏蔽掉来之宇宙高能射线的干扰！大大增加了实验中探测到暗物质的概率。

中国锦屏山地底暗物质实验室入口

中国四川锦屏山地底暗物质实验室内部

欧洲

欧洲的暗物质实验室主要以英国为主，不过英国的地底暗物质实验室规模远不如美国与中国。

运送氙气的设备

英国暗物质探测项目

本文关键词：暗物质具有什么特性，暗物质到底存在吗，暗物质存在哪里，暗物质有哪些秘密呢，暗物质是什么样子的。这就是关于《暗物质有哪些秘密，关于暗物质的 8个未解之谜》的所有内容，希望对您能有所帮助！