什麼是暗物質？

暗物質是一個神秘的非發光物質宇宙，儘管幾十年來專家們一直在觀察暗物質的引力效應，儘管如此人們仍然對暗物質的真實性質感到非常的困惑。在19世紀末，天文學家開始猜測散布在整個宇宙中的看不見的物質-昏暗的恆星或氣體和塵埃。根據《現代物理學評論》2018年的一篇評論，研究人員甚至已經開始估計其質量。多數人認為這種神秘的物質僅佔宇宙總質量的一小部分。

• 科學家們真的不確定什麼是暗物質，一些專家質疑它是否存在。圖片：©Shutterstock）

到1970年代，天文學家肯特·福特和維拉·魯賓對鄰近的仙女座星系外圍區域的恆星進行了詳盡的研究之後，該領域的許多人仍對Zwicky的結果持懷疑態度。這些恆星以太快的速度繞銀河系軌道運行，幾乎就像某種不可見的物質在引力上拉動它們並推動它們前進一樣-科學家很快在整個宇宙的星系中注意到了這一現象。 根據NASA的說法，在1990年代，當名為「威爾金森微波各向異性探測器」的太空望遠鏡顯示這種暗物質比普通可見物質多五比一時，結果變得更加奇怪。

暗物質為什麼仍然是個謎？

望遠鏡勘測從未找到足夠的小型緊湊物體來解釋這種巨大的材料堆積。根據現代天文學家的說法，黑物質可以是亞原子粒子，其性質與質子和更為常見的中子截然不同。 在位的暗物質候選者被稱為弱相互作用塊狀粒子或WIMP。這些推測實體在粒子物理學的標準模型中找不到，該模型描述了幾乎所有的粒子和作用力。WIMP與幽靈般的中微子更相似，只是其重量比質子重10至100倍。

像中微子一樣，WIMP僅與宇宙中四種基本力中的兩種相互作用：重力和核弱力，介導放射性原子核的衰變。這些暗物質粒子將是電中性的，也就是說，它們不會與電磁鐵（光的基礎）相互作用，所以它們不會被發現。物理學家已經建造了巨大的探測器，並將其放置在地下深處，以保護它們免受宇宙射線的幹擾，從而努力探測WIMP，但是到目前為止，還沒有任何實驗能為他們找到證據。近年來，這種失敗導致該領域的一些人開始懷疑他們是否已經進行了無目的的狂野追逐。

因此，一些科學家將注意力轉向了一種新型的稱為「軸突」的暗物質候選物，這將是電子質量的百萬分之一甚至十億分之一，據《美國國家科學院院刊》報導。這些假設的粒子對研究人員特別有吸引力，因為它們還可以解決物理學中的另一個懸而未決的問題，可能與中子相互作用來解釋為什麼它們能感覺到磁場而不是電場。 2020年6月，基於義大利Gran Sasso國家實驗室的XENON1T實驗的成員宣布發現他們發現了一個小的但出乎意料的信號，該信號可以通過存在軸來解釋。該儀器最初是為捕獲WIMP而設計的。這一結果震驚了科學界，但尚未得到其他實驗的證實。

暗物質甚至真實嗎？

這意味著研究人員仍在為什麼暗物質抓撓頭。一些理論家想知道宇宙是否存在整個暗區，有多個粒子甚至暗力僅影響暗物質，類似於可見宇宙中所見的亞原子複雜性。同時，少數科學家認為暗物質是海市蜃樓。他們贊同被稱為「慣性的修正版本」或MOND的想法，該想法推測在大範圍內，重力的作用與預期不同，這解釋了觀測到的恆星和星系自轉。

但是，大多數專家並不認為有必要與已知物理學大相逕庭，這也需要修改我們對現實大部分內容的理解。 據任何人所知，暗物質與暗能量無關，暗能量是另一種導致宇宙加速膨脹的神秘現象。兩者簡單地使用了「暗」這個詞，科學家通常將其用作佔位符，以表示他們不完全了解的事物。

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