比引力波更難找,暗物質究竟是啥?

2021-01-09 四川日報
比引力波更難找,暗物質究竟是啥?

    一些科學家將目光瞄準另一個待解謎團
    發現引力波之後,人類科學研究下一個重大突破會是什麼？
    一些科學家和媒體開始將目光瞄準了另一個待解謎團:暗物質。英國宇宙學家卡洛斯·弗倫克認為,「比起引力波,發現暗物質將更為重要」。
    暗物質被比作「籠罩在21世紀物理學天空中的烏雲」,當前世界多國都在進行相關研究,而引力波的成功探測更是讓暗物質「獵手們」備受鼓舞。
苦尋多年卻無蹤跡
    現在人類所看到的天體,要麼發光,如太陽;要麼反光,如月亮。
    根據歐洲核子研究組織官網介紹,暗物質是一種宇宙中廣泛存在的不可見物質。它與電磁力不發生作用,即不吸收、不反射光,本身也不發光。科學家估計宇宙的27%是由暗物質組成,是所有可見星球、星系總和質量的5倍多。
    對於暗物質,物理學家苦尋多年,卻始終難覓蹤跡。物理學家亞歷克斯·墨菲和他的團隊正在進行「大型地下氙實驗(LUX)」,地點位於美國南達科他州一座廢棄金礦地下約一英裡處。物理學家將充滿三分之一噸液態氙的容器冷卻到約零下101攝氏度。如果氙原子同暗物質粒子發生碰撞,產生出的微光將會被探測器捕捉到。然而,發生碰撞的機率微乎其微。墨菲說,「至今還沒有出現過」。
    物理學家之所以如此相信暗物質的存在,是因為天文學家能夠探測到暗物質作用在星球和星系上的引力。他們認為暗物質由弱相互作用大質量粒子構成,它在大爆炸中被創造出來,在普通物質中穿行,沒有留下任何痕跡,除了引力。
兩三年內或將突破?
　　　　今後幾年,大型地下氙實驗(LUX)將全面升級,更名為LUX-Zeplin,並獲得10噸液態氙。亞歷克斯·墨菲說,「在一英裡的地下控制好10噸液態氙,不容有失,因為(它)非常昂貴,而且低溫冷凍的氣體會十分危險。」墨菲認為,技術難點意味著可能要等到2018年才有望出結果。
    實際上,大型地下氙實驗(LUX)並不是唯一一個捕捉暗物質的「獵手」。
    在澳大利亞,另一支團隊也在一座地下金礦安置了世界最先進的暗物質探測器。在外太空,國際空間站正在安裝探測器,試圖在外太空捕捉到暗物質跡象。
    2015年12日,中國暗物質粒子探測衛星「悟空」發射升空。它將在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測任務,探尋暗物質存在的證據,研究暗物質特性與空間分布規律。 陳丹(據新華社特稿)

相關焦點

  • 什麼是暗物質和暗能量?目前探索暗物質有什麼進展了?
    為了顯得更博學，說暗物質都會順帶提一句暗能量。其實吧，把「暗能量」和「暗物質」放一起是很業餘的（呃，我本來就是業餘的），兩者雖然同屬「暗」字輩，本質上卻大相逕庭。古人把解釋不了的現象歸結於上帝，科學家遇到解釋不了的現象，就把這黑鍋甩給「暗某某」，「暗」這個字並不是一種分類，而是「黑鍋」的意思。
  • 引力波真的存在嗎?
    根據愛因斯坦的廣義相對論，引力起源於質量對空間的扭曲：物質在時空中運動時，附近曲率會隨之改變；如果大質量物體運動，例如兩個黑洞碰撞，所產生的曲率變化會像波一樣向外傳播，導致時空壓縮、伸展，這個現象就是引力波。簡單地說，引力波是巨大物體靠近時在宇宙中產生的一種特殊的「時空漣漪」，可以將其想像成在時空中的微小起伏。
  • 通過光子研究,科學家還原了暗物質的真實模樣
    研究人員經過大量的實驗發現，光子的作用力或許揭示宇宙中隱藏的秘密，比如說宇宙膨脹的秘密、暗物質具體組成結構等等。搜索引力波的新方法！引力波現在一直都是存在於理論中，科學家知道引力波的存在但是卻無法發現它，也不知道引力波的具體組成。不過，現在一個新的研究發現被提出，那就是通過探測光子與引力子來尋找引力波，這無疑是一個全新的領域。
  • 宇宙生老病死的秘密存在於暗物質和暗能量中
    網易科技訊 11月18日消息，在2018年未來科學大獎頒獎典禮暨F2科學峰會上,天體物理對話環節以宇宙演化為主要內容進行了討論，主持人中國科學院理論物理所所長，中國科學院院士蔡榮根表示上世紀天文學有兩個很大的發展，上世紀二十年代，哈勃發現宇宙是不斷變化的，宇宙並不是我們看到的宇宙；1998年學者觀測發現宇宙膨脹速度變得越來越快，也就是暗物質
  • 大量原始的原初黑洞充斥在宇宙中,也許是暗物質的主要組成部分
    研究人員提出它們是暗物質的一種潛在可能性，暗物質是一種看不見的物質，會在整個宇宙空間內施加引力。因為看不見，所以目前對於暗物質的研究還處於很初級的階段，大多數科學家對於暗物質的理解都是某種具有特殊性質的假象粒子構成，這樣可以避免很多潛在的問題。但是也有一些研究人員認為，成群的小黑洞像雲一樣在太空中移動，這提供了一種更清晰的解釋。
  • 神秘的宇宙森林:原始黑洞或能揭示暗物質本質!
    宇宙網是一個由氣體和暗物質「絲線」構成的網絡，遍布宇宙的每一個角落。研究發現原始黑洞或能揭示暗物質的本質。距地球15億光年的類星體PKS 2349。類星體是宇宙中最明亮的天體大爆炸後不到一秒鐘，宇宙可能誕生了大量原始黑洞，質量是太陽的50倍。在進行一項新研究時，科學家分析了這些極端遙遠類星體放射的光線與宇宙網之間的交互。
  • 最小暗物質團塊科學家發現,暗物質真的存在嗎?或許事實並非如此
    於是科學家將，這些未知因素歸結為暗物質，他們認為暗物質應該存在，而且影響宇宙的變數。朋友們喜歡科學知識，記得點擊加我粉絲和關注，我會給大家推出一系列的相關文章。自從有了暗物質的概念，科學家就開始試圖證明暗物質的存在，他們找了很多的方法，可是直到如今，也沒有任何的直接證明。
  • 神秘宇宙森林:原始黑洞或能揭示暗物質本質
    宇宙網是一個由氣體和暗物質「絲線」構成的網絡，遍布宇宙的每一個角落。研究發現原始黑洞或能揭示暗物質的本質。 宇宙網是一個由氣體和暗物質「絲線」構成的網絡，遍布宇宙的每一個角落。 在室女座探測器和雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）2016年直接觀測到引力波後，歐洲核子研究組織（CERN）的阿爾維瑟·拉卡內利指出：「原始黑洞仍是假設中存在的天體。1971年，史蒂芬·霍金率先提出這一設想。最近幾年，原始黑洞重新回到科學家的視線，被視為解釋暗物質構成的潛在候選者。
  • 暗物質能組成生命嗎?小部分暗物質可能會相互作用
    還有少數物理學家研究了暗物質相互作用的更一般的模型，但他們假設所有的暗物質都是相同的，因此經歷了相同的作用。沒有人考慮過一種非常簡單的可能性，即雖然大多數暗物質不會相互作用，但小部分暗物質可能會相互作用。一個顯而易見的可能原因是，大多數人會認為，如果經歷相互作用的特殊成分只佔暗物質存量的一小部分，那麼這種新的暗物質類型就可能與大多數可測量的現象無關。
  • 暗物質是什麼東西 暗物質撞擊秘密(圖)
    在宇宙學中，暗物質是指那些自身不發射電磁輻射，也不與電磁波相互作用的一種物質。人們目前只能通過引力產生的效應得知宇宙中有大量暗物質的存在。暗物質存在的最早證據來源於對球狀星系旋轉速度的觀測。現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、微波背景輻射等研究表明：我們目前所認知的部分大概只佔宇宙的4%，暗物質佔了宇宙的23%，還有73%是一種導致宇宙加速膨脹的暗能量。據美國國家地理網站報導，根據幾項暗物質探測項目獲得的數據進行計算的結果顯示，平均大約1分鐘就會有一顆暗物質粒子擊中人體。暗物質不同於常規物質，它們完全不可見。
  • 發現引力波後 人類下一個重大突破是什麼?
    英國宇宙學家卡洛斯·弗倫克認為，「比起引力波，發現暗物質將更為重要」。　　暗物質被比作「籠罩在21世紀物理學天空中的烏雲」，當前世界多國都在進行相關研究，而引力波的成功探測更是讓暗物質「獵手們」倍受鼓舞。　　【苦尋無果】　　現在人類所看到的天體，要麼發光，如太陽；要麼反光，如月亮。
  • 宇宙中暗物質的真面目
    我們沒有理由認為，物質必定由帶電粒子組成，但沒有電磁作用的物質，我們就無法看見。暗物質不帶電荷（或帶微小量），沒人親眼看過暗物質、甚至用靈敏的光學儀器偵測到。儘管我們看不到暗物質，它對宇宙演變與恆星、行星甚至生命的出現，至關重要。這是因為暗物質的總質量是一般物質的五倍，其次是它不會與光直接發生作用。這兩種特性對於結構形成相當重要，例如星系的形成（在我們所知的典型星系壽命、相對較短的時間範圍），尤其是像銀河系大小的星系。沒有暗物質，輻射會阻止星繫結構長期聚集，基本上就是不讓這些結構成形，保持宇宙平滑且均勻。
  • 引力波知多少
    也許，最令人感興趣的是，探測引力波有助於我們追溯宇宙更早期的歷史。在大爆炸之後，宇宙曾經歷過一段「黑暗時期」，時間延續大約38萬年。那時，宇宙中的物質還沒冷卻到可以發射和傳播電磁波，所以整個宇宙漆黑一片。對於宇宙的這段歷史，天文學家只有理論上的一些模糊猜測。
  • 發現了引力波,是否就意味著存在引力子?
    發現了引力波是不是意味著存在引力子？必須要說明的是：不是！引力波的發現是廣義相對論在100年就已經預言了的，而引力子是量子理論為了解釋引力某些科學家所引入的一種粒子。引力波我們都知道在100年前愛因斯坦提出廣義相對論重新定義引力，並提出愛因斯坦場方程後。愛因斯坦預言了引力波的存在。他認為引力波是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。在引力波被發現後標誌著愛因斯坦相對論最重要的預言已經被證實，這也為人類探索宇宙打開了新的大門！
  • 暗物質粒子出現了?
    來源：環球科學圖片來源：XENON合作組昨日，一項關於暗物質搜尋的新進展在各大科學網站刷屏。義大利格蘭薩索國家實驗室的研究人員宣布，他們在XENON1T暗物質探測器中發現了異常信號，這個信號可能來自人們苦苦尋覓的暗物質粒子——軸子。
  • 「聽」1.3億光年外傳來的引力波怎麼說
    比如，暗物質和暗能量。暗物質構成了宇宙的23%，我們看不見這些物質，也不知道它們是什麼，但我們可以感知它們的引力效應，所以我們相信它們確實存在。暗能量構成了宇宙的73%，它推動整個宇宙以令人難以置信的速度飛快地膨脹。除了暗物質與暗能量之外的4%，才是我們現在看得見摸得著的「宇宙」。
  • 暗物質終於找到了?科學家們明爭暗鬥,對暗物質的搜索正急劇擴大
    但為了防止暗物質過輕，一些科學家正在設置更小的「保齡球瓶」。一場比質子重量更輕的暗物質粒子雨，可以偶爾將電子從它們的主原子中釋放出來。讓暗物質變得更輕如果暗物質變得更輕，或者對電荷視而不見，它可能就無法釋放電子。祖雷克（Zurek）已經腦洞大開，想出了一堆天馬行空的方法來找到它們，即使這些暗物質也可以通過影響粒子群的行為來幾乎隱藏它們的存在。
  • 引力波背後的故事
    【劉立：發表「人類首次直接探測到愛因斯坦引力波」的Paper究竟說了些啥】 【閱讀原文】 【梁鵬：愛因斯坦也曾犯錯】 1936年，愛因斯坦的狹義相對論已經使得他獲得了科學界的至尊地位的時候，他的一篇文章《引力波存在嗎？》投向了《Physical Review》，文章的結論是：引力波不存在！
  • 暗物質與暗能量是什麼?看完秒懂
    我們所熟知的物，原子、恆星、星系、行星、樹、巖石，以及我們，但這些物質佔整個宇宙不到5%。在整個宇宙中，大約25%是暗物質，70%是暗能量。但是，暗物質與暗能量都無法被觀測到。這聽起來有點奇怪，這表示我們所接觸到的世界只佔了極其微小的部分。更糟糕的是，我們對暗物質與暗能量究竟是什麼、如何運作毫無頭緒。
  • 「暗物質」概念是如何提出的,暗物質到底是什麼
    暗物質的基本性質可以概括為：參與引力相互作用。火星和其他行星是一樣的。中國發射的暗物質衛星「五孔」正在尋找天文觀測，並試圖通過測量宇宙射線中正電子和負電子的比例來尋找暗物質信號。所謂暗物質的「看不見」並不是簡單地用肉眼在可見光中隱形，而是說不管探測到哪一段電磁波，例如紅外線、紫外線和X射線，現在科學家認為暗物質實際上是某種粒子。科學家們已經正式提出了「暗物質」這個術語，我們對暗物質的探測越來越多地是通過所謂的「引力透鏡」來完成的，而引力透鏡是由大量的質量來彎曲光線所引起的。但它們不涉及電磁相互作用。