科學家又為暗物質吵了起來,暗物質啊,你可知多少科學家為你爭吵

2020-12-15 姿勢分子knowledge

自從1922年天文學家卡普坦提出了暗物質的概念後,科學家們就對其進行了越來越多的研究。同時,越來越多的證據也開始證明:這種只聞其名,不見其面的神秘物質,或許真的存在。

暗示暗物質可能存在的證據之一,就是目前科學家觀測到的星系質量和星繫結構的不一致。以仙女座大星係為例,它的可見物質的總質量,不足以讓它的外圍恆星有如此高的旋轉速度,也無法解釋它沒有散掉的現狀。這有可能是暗物質提供了引力,將星系更緊密地聯絡在一起,才導致了理論計算和實際觀測的不同。

根據目前天體物理學家的推測,宇宙中的星系基本都會形成一個巨大的暗物質「團塊」——學名叫做暗物質暈,這些星系鑲嵌在暗物質暈之中,就像桃核一樣,在暗物質暈所提供的引力作用下,才保持了現有的運動規律。

不過,雖然暗物質的理論已經深入人心,但是我們還沒有真正找到它。科學家認為,暗物質不與可見物質發生相互作用,因此目前來說,我們是無法觀測到暗物質的。

尋找暗物質,根本在於尋找構成暗物質的基本粒子,就像可見世界的電子、夸克(夸克可構成質子和中子)等。其中有一種理論認為,惰性中微子是暗物質的候選者之一。中微子是一種非常特殊的粒子,目前已經探知的有三種,而惰性中微子不在其列,是額外預言的一種(關於中微子的介紹,我們會推出一個系列欄目,感興趣的歡迎關注我)。

雖然這只是眾多理論之一,而且越來越多的人質疑惰性中微子的存在,但是有些科學家對這個推測仍然深信不疑。密西根大學安娜堡分校的天體物理學家班傑明·薩夫迪曾經非常有信心地說:「我認為對於這個領域的人來說,這就是故事的結局。」

目前,對惰性中微子比較有利的證據,出現在2014年。科學家在對銀河系和周圍星系進行觀測時,發現了能量約為3.5keV的X射線。這些X射線的來源,有可能是7keV的惰性中微子彌散在星系中所發出的。根據理論推測,在極少數情況下,惰性中微子會衰變為普通中微子,同時釋放出X射線,其能量恰好是惰性中微子質量的一半。

薩夫迪的理論得到了萊頓大學的天體粒子理論家阿列克謝·博亞爾斯基的贊同,後者深信惰性中微子正是暗物質的最佳候選者。

可是,讓博亞爾斯基沒有想到的是,自己的同陣線「戰友」薩夫迪前幾天竟然「『反水」了。

薩夫迪和同事們在《科學》雜誌上發文稱:對天文觀測的一項新分析表明,當初那個「有力的證據」,如今也很「無力」了。他之所以突然轉變了態度,是因為這一次的觀測和以前不一樣。這一次,他並不是在河外星系尋找證據,而是回到銀河系,在銀河系內各個恆星之間的空白區域進行搜索。利用歐洲航天局的XMM-牛頓衛星所捕捉的4000組信息,來驗證當初的推測。

他推測的理由很簡單:如果那3.5KeV的X射線真的來自於所謂的暗物質暈,那麼這個X射線應該在銀河系內也應該到處都有。那麼,在XMM-牛頓衛星搜集到的這些數據中,應該也能得到相同的結果。做個比喻就是:如果你拿起一塊海綿發現很重,推測它是吸水變重的,那麼不需要看其他海綿是不是都吸水了,只要你在海綿的每一個縫隙都發現水,那就可以證明這個推測。

但是,他並沒有找到預期中的證據。

也就是說,產生這些X射線的,並不是當初推測的暗物質暈。根據薩夫迪的推測,它們可能來自於星系內部的熱氣體。

估計博亞爾斯基也懵了:當初說好到白頭,你卻中途焗了油;說好去找暗物質,你卻臨時說不是。

於是,兩個人展開了一場唇(you)槍(hao)舌(tao)劍(lun)。博亞爾斯基的意思就是:薩夫迪的數據處理有問題,有些該排除的幹擾項(背景峰)沒有去掉,所以導致薩夫迪的分析出現了偏差;薩夫迪則說這個現象的本質就是這樣,如果真的有偏差,即使不排除這個幹擾項,他所採用的複雜研究技術也足以發現問題。

目前,博亞爾斯基已經撰寫了一篇文章,想要藉此機會把自己的去幹擾的空白分析拿出來給大家看,並且投給了物理學雜誌。

尷尬的是,就在他準備好迎接薩夫迪下一輪攻勢的時候,雜誌方竟然都沒有發表,而是把他的文章退了回來,原因是不夠「有趣」。

博亞爾斯基可謂是有苦說不出,他並不氣餒,準備將文章再投給《科學》雜誌。他表示:「我倒不是在乎文章有沒有發表,我只是希望得到同行們的公正評判。」就像他說的,其他的退稿理由可以接受,但是「他們不能說這文章不夠有趣」。

至於兩個人最終誰能說服誰,抑或大家各自為自己的觀點進行各自的研究,那就要等到未來才有答案了。

我們前面說過,暗物質甚至已經搞得牛頓棺材板都蓋不住,有些人為了否認暗物質的存在,提出了修正牛頓引力理論。如今,又有兩位科學家為此爭執不下。不知道在暗物質露出廬山真面目之前,科學界還會掀起多少的波瀾……

相關文章:尋找了幾十年,科學家又說暗物質可能不存在,難道是竹籃打水?

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