什麼是暗物質,為什麼沒找到?

宇宙中五分之六的東西似乎丟失了,而我們只是找不到。它被稱為“暗物質”,科學家們通過一些世界上最大,最昂貴的實驗來尋找它。

這些實驗一次又一次地空手而歸。最近,XENON1T實驗的科學家們發現了一個為數不多的超靈敏液態氙,經過9個月的搜索,他們並未找到他們想要的信號。瑞士日內瓦世界上最大的粒子加速器大型強子對撞機也沒有設法打開任何東西。因此,您可能想知道,我們在尋找什麼,為什麼?為什麼世界物理學家對“暗物質”可能如此分歧?


什麼是暗物質,為什麼沒找到?

大而奇怪的東西

早在19世紀末,科學觀察就告訴我們,宇宙比看起來更大。現在,科學家們認為瑞士物理學家弗裡茨·茲維克(Fritz Zwicky)是暗物質之父。Zwicky意識到昏迷星團中的星系移動得太快了。他認為星團中的質量可能比他所能看到的要大400倍,有點過頭了,並稱這種缺失的東西為Dunkle Materie或“暗物質”。

維拉·魯賓( Vera Rubin)和其他人在1960年代和1970年代的工作表明,星系本身必須比已知的萬有引力定律還要大。具有質量的事物具有引力,並且它們具有的質量越多,它們對事物的引力就越大。萬有引力定律預測,在巨大的旋轉系統(例如我們的太陽系或恆星集合)中,最遠區域的物體移動的速度應比靠近中心的物體移動得慢,並繼續減速。

但是這些科學家觀察到,在銀河系外緣的恆星並沒有減速-它們繞銀河系中心以大約相同的速度甚至比靠近中心的恆星更快的速度運轉。這意味著恆星承受的重力更大,並且質量高於預期。物理定律錯了,或者那裡有一些奇怪的更暗的東西。

實際上,在我們整個宇宙中,大事物的行為似乎比看起來更大。有時還有東西,我們認為會有什麼。在距地球37億光年的子彈星系團中,看似空曠的區域似乎仍然具有足夠的引力,可以彎曲從其後方的星系傳播的光。

但是,正如芝加哥大學物理學家丹·胡珀(Dan Hooper)在最近一次會議上解釋的那樣,暗物質的最重要證據來自對宇宙本身的大規模結構的觀測。它似乎無緣無故地呈現出某種引力結構,因此某種東西(迄今為止對我們而言是無法發現的)必須將其全部結合在一起。

現在的計算表明,這種暗物質的數量大約是常規物質的五倍。


什麼是暗物質,為什麼沒找到?

在子彈群中,光線似乎在應該是空白的地方彎曲。現在,研究人員認為這些區域含有暗物質。


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