什么是暗物质,人类可以利用暗物质吗?

如题所述

暗物质,一种让人听起来就觉得充满科幻的物质,也曾受过人们对它的猜测及验证,而得到的结果也是经过实验一步一步模拟出来的。

科学家用计算机模拟了宇宙诞生的景象,得知宇宙中分布着许许多多的子结构。有像麦哲伦星云那样大体积的子结构,也有至今未能通过望远镜,即使最先进的技术也无法观测到的小分子结构。

我们通过光学望远镜来观察这些子结构,让人欣慰的是光学望远镜对于拥有大量恒星与气体的子结构可以格外分明地观测到。不过倒是不能满足一些暗物质子结构的观测,原因是暗物质不能和光进行反应并分析出结果。

难道,我们对于暗物质就束手无策了吗?不是的,至今我们人类克服困难的能力可谓强之甚强。科学家模拟了最先进的暗物质模型,命名为WIMP。高能伽马射线的释放是在暗物质粒子的作用下产生的。如你所知,暗物质的粒子也分为正负两种粒子。而科学家也表示,只要造出伽玛射线望远镜,暗物质的子结构将摊显在我们的眼前。

幸运的是,在2008年,费米空间望远镜给了我们探测暗物质子结构的机会,是的,没错,这个望远镜瞄准了伽玛射线波段,对于已知的伽玛射线探测可知它能量极高,有强势的穿透能力。并且对人类伤害很大,由此看来,费米空间望远镜是人类探测暗物质的福音。

近几年里人类不断对暗物质进行结构分析。例如八年前发射了费米空间探测器,而八年后中国发射了悟空号暗物质粒子探测卫星。我国也一直致力于暗物质的探索,虽然先于我们八年的费米空间肯定拥有更多数据,但是我们也会穷追猛进不甘示弱。

事实上,中国对暗物质的制服和为己所用也会慢慢提上日程,相信未来中国对暗物质的解读更加明确。

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第1个回答  2017-12-26

暗物质是什么?暗物质由什么构成?宇宙中普通物质只有4.9%,剩下26.8%是暗物质,68.3%是暗能量。顾名思义,我们看不到暗物质,它们的存在只能依据理论模型,或观测宇宙的大尺度结构,以及它们对可见物质产生的明显引力作用来推断。

自从暗物质理论被提出以来,不乏许多对暗物质粒子是什么的推测。不久以前,许多科学家提出,暗物质是由“弱互作用大质量粒子(WIMPs)”构成的,它们的质量是质子的100倍,但相互作用的方式和中微子类似。

然而,所有利用对撞实验来寻找暗物质粒子的努力都一无所获,因此有一些科学家开始怀疑,暗物质是不是由另外一种完全不同的东西构成的?

以前的宇宙学模型倾向于假设暗物质粒子的质量在100吉电子伏左右,这与另外一些通过弱互作用力发生作用的粒子质量尺度相符。

这样一种粒子的存在,符合粒子物理标准模型中的超对称外延。人们进一步相信,这样的粒子产生自炽热致密的早期宇宙,且把质量和密度一直保持到了今天。

然而,人们无法在实验中找到这类粒子存在的任何具体证据。无论是在邻近星系和星系团中寻找这类粒子发生湮灭时产生的线索(如伽玛射线,中微子和宇宙射线),还是使用强大的粒子对撞机进行直接检测,结果都是一样。

因此,许多科研团队开始考虑跳出“弱互作用大质量粒子”的框架来寻找暗物质,丹麦的宇宙学家小组最近发表了他们的研究成果,他们认为暗物质可能比之前人们想像的要重得多,它们的相互作用也要微弱得多。

根据超对称理论,“弱互作用大质量粒子”会相互湮灭,产生一系列的粒子和辐射,包括中等强度的伽玛射线。自Jacobus Kapteyn 1922年提出存在暗物质的假设以来,科学家一直在寻找这种物质存在的直接证据。

从引力子到晕族大质量致密天体(MACHOS)到轴子——众多的候选者被一一提出、称重、寻找。假如别无他物,那么这种最新的暗物质候选者无论在不远的将来被证实还是被排除,都是我们所乐意见到的事。 假如它被证实,那么宇宙学中最大的谜团就会被解开,人类将在宇宙探索道路上迈出一大步。

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第2个回答  2017-12-26

其实,真正主导宇宙运行的不是人类所能观测到的物质,而是大量的无处不在的暗物质。就如同主导一个人行为的是看不见摸不着的意识活动一样。

既然暗物质这么普遍,能量又这么大,为什么我们人类却捕捉不到呢?这是由于暗物质具有的“小、快、冷、穿”四个特性决定的:

一、暗物质的组成单元极其微小。微小到什么程度?起码微小到比我们已经发现的各种粒子要小很多,而且这些微小的粒子质量极轻,近似于无质量,也就是有些科学家所谓的轻子。因为轻子太小,所以难以捕捉。

二、暗物质的运动速度远超光速。这是暗物质的一个最根本特征。由于我们人类观测所依赖的各种光也好,各种电磁波也好,其速度都不超过光速,怎么能追上运动速度远超光速的暗物质呢?所以,我们人类也就不可能捕捉到暗物质。

三、暗物质是一种冷能量。由于我们人类不过是太阳系的产物,所以,我们必须依赖光和热,依赖光帮我们看到,依赖热能帮我们生存和运动。因而,我们所能了解的也就只局限于光速以下的热宇宙。而更多的由暗物质组成的冷宇宙,我们肯定观测不到。在这些冷宇宙中,物质越冷能量也越大。

四、暗物质可以无障碍穿透任何人类可见物质。暗物质无处不在,而我们又看不见摸不着,还因为它们可以无任何障碍地超光速穿过我们身边的任何可见物质,包括我们的身体,更包括我们的观测设备。一种这样的我们根本还无法约束的物质,我们肯定也观测捕捉不到。

第3个回答  2017-12-26

在过去的20年里,天文学家经过观察得知宇宙正在以极快的速度加速的膨胀着,而这其中就包含着像气球一样的暗能量。事实上,天文学家经过估算宇宙中69%的物质都是我们人类肉眼无法观察到的暗物质。对于这种神秘的物质,很多科学家持有保留的态度,另有一些宇宙学家认为,宇宙的加速膨胀是由于宇宙自身的尺度和密度所决定的,根本与什么暗物质无关。因为如果承认宇宙的加速膨胀是由于暗物质造成,那么就等于间接的推翻了爱因斯坦的广义相对论。

布达佩斯的天体物理学家帕伽说,目前计算宇宙膨胀的公式是基于宇宙已经产生了138亿年这个基础上完成的,大致的说来,他们依靠两个微分方程,一个用来描述物质聚集的,一个是用来描述星系团的。而这些方程式都依据广义相对论而来的,用计算机模拟的话,它的每一步的矢量的计算都是依据比例所完成的,将这些参数输入到计算机,系统就会根据模型自动的计算出来星系的形成和集群的发展了。

但是如果引入了暗物质的概念,那么就会发生时间和空间的扭曲,按照扭力方程计算,那么宇宙的年龄就不是138亿年了,它的年龄就会是一个吓人的天文数字,同时,帕伽教授举例指出,就好像地球的沙子一样,不多不少,就得达到这样的精确程度,如果地球的沙子多一颗或者少一颗,就会重新引发宇宙大爆炸。所以,宇宙空间到底有没有暗物质,是不是存在另外一个平行的宇宙,至今还是一个未解之谜。

第4个回答  2018-03-20
物质是人间最神奇可怕的东西,它创造了世界,同时也可以毁灭世界,世界因它而生也会因它而灭,人类可以利用暗物质,但不能深入,因为物质像人一样它也有自己的底线,如果人太深入了它会生气,一生气就会有灾难发生。
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