什麼是暗物質，宇宙是否存在整個暗區？

2020-09-24 工程師研習社

什麼是暗物質？

暗物質是一種神秘的非發光物質，構成了宇宙中絕大多數物質。儘管數十年來專家一直觀察到暗物質的引力效應，但科學家對其暗色的真實性質仍感到困惑。


誰發現了暗物質？

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。多數人認為這種神秘的物質僅佔宇宙總質量的一小部分。

直到1933年，美籍瑞士天文學家弗裡茨·茲維奇才注意到，遙遠的星系彼此旋轉的速度比在望遠鏡中看到的可見物質要快得多。他在當年發表在雜誌上的一篇論文中寫道：「如果能夠證實這一點，我們將得到令人驚訝的結果，即暗物質的含量遠大於發光物質。」

但是直到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，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。

研究人員不知道這種看不見的物質是什麼構成的，一些天文學家推測暗物質是由小的黑洞或其他緊湊的物體組成的，它們發出的光太少而無法在望遠鏡中顯示。

為什麼暗物質仍然是個謎

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。大多數現代天文學家認為，暗物質可能由亞原子粒子組成，其性質與更熟悉的質子和中子大不相同。



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，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，這意味著它們將不會與電磁體（光的基礎）相互作用，因此將保持不可見狀態。

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。

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，

2020年6月，義大利國家實驗室的成員宣布發現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？



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。

少數科學家認為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。

相關焦點

  • 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。
  • 宇宙中是否真的有暗物質?暗物質必須存在
    的確，暗物質的確是一種神秘的存在，即使是相對於奧妙無窮的宇宙而言，暗物質的神秘色彩仍然是眾多宇宙物質的佼佼者。暗物質之所以如此神秘，就在於其看不到，摸不著，從來也沒有被任何方法觀測到。可以說，暗物質的誕生源於假象，而存在也依賴於假象，那麼，這種假象的事物是否真實存在於宇宙之中呢？是的，它真實存在，它也必須存在。
  • 宇宙是否存在負質量物質,它們會是暗物質和暗能量嗎?
    現在科學家利用各種地面和空間望遠鏡，發現了無數的星球、星系，以至更大尺度的星系團等等宇宙結構。但你是否有想過我們肉眼看不到的是什麼？現在科學家認為，宇宙中所有可見物質其實只佔有整個宇宙的5%左右，而那95%無法探測的東西被稱為暗物質和暗能量。
  • 帶你看整個宇宙的暗物質
    No.2：哈勃揭示暗物質的幽靈環在星系群ZwCl0024 + 1652中漂浮的暗物質的幽靈環，是迄今為止存在暗物質的最強證據之一。天文學家認為，暗物質環是由兩個巨大的星系群之間的碰撞產生的。研究人員已經發現了密集星形成組（紅色顯示）存在暗物質的證據，其中存在「回收」的矮星系。
  • 科學家正尋找宇宙中的暗黑力量!開啟「暗區」大門!
    一旦發現這種「暗力量」即可開啟進入宇宙「暗區」的大門。宇宙的大部分由暗物質構成，但是肉眼是看不見暗區的。科學家希望尋找聯繫普通物質和暗物質的基本作用力，從而發現暗區。本月，科學家們將會在位於羅馬的義大利國家核物理研究所開展這項研究。他們會利用一項新儀器尋找這種暗力量——第五種基本作用力。
  • 是否存在暗力量?暗物質11大謎團:暗質子與暗電子結合成暗原子?
    此後，研究人員證實，這種神秘的物質充斥著整個宇宙，其含量是構成恆星和人體等普通事物的正常物質的六倍！儘管科學家認為在整個宇宙中都存在暗物質，但直至今天，有關暗物質仍然存在11個最大且懸而未決的謎團。 最令人困惑的是，迄今為止研究人員仍然不確定暗物質到底是什麼。一些科學家推測，宇宙中丟失的質量是由小的微弱的恆星和黑洞組成的，然而詳細的觀察並沒有發現足夠多的證據來說明暗物質的影響。目前，暗物質的主要競爭者是一個假設的粒子，稱為弱相互作用質量粒子（WIMP），其行為類似於中子，質量是質子的10至100倍。
  • 宇宙中的暗物質和暗能量是什麼
    要知道什麼是暗能量？首先要搞清楚什麼是暗物質.科學家認為暗物質就是不與現觀察到、發現的物質發生相互作用，但是卻可以觀察引力來判斷他們的存在，就是說暗物質其實是與引力相互作用的，這是為什麼？，牛頓力學不能解釋暗物質的存在。
  • 暗物質是什麼?宇宙中真實存在嗎?如果人類掌握暗物質會怎樣?
    也正是根據這個發現，人們開始認識到很多東西你沒有發現，但是它們卻是真實存在的。在1922年的時候有個天體學家卡普坦，他根據觀測宇宙中天體的運動推斷出，在天體之間存在著肉眼不可見的物質，這就是暗物質第一次被提出來，儘管沒有證明確實存在，但是也為後續的研究提供了方向。
  • 宇宙中是否存在大量微型黑洞?它們和暗物質有啥關係?
    本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文黑洞和暗物質乍一看，貌似也沒啥關係啊！其實它們還是有點淵源的。這裡就有個故事，在上世紀70年代，有個原始微型黑洞也就是量子黑洞的概念，這些微型黑洞當時就被認為大量存在於宇宙中，也構成了暗物質的一部分！也就是說宇宙大爆炸時期創造了這些微型黑洞！
  • 暗物質的前世今生，什麼是暗物質？
    儘管專家們已經觀察暗物質的引力效應幾十年，但仍然對它的真實性質感到困惑。誰發現了暗物質?在19世紀後期，天文學家開始推測一些看不見的物質——暗星或者氣體和塵埃，它們可能散布在整個宇宙中。這些恆星繞著星系核心旋轉的速度太快了，就好像有一些看不見的暗物質在引力的作用下拉著它們，推動它們向前移動——科學家們很快在整個宇宙的星系中發現了這個現象。研究人員不知道這個看不見的暗物質是由什麼組成的，一些天文學家推測暗物質是由小黑洞或其他緊湊的物體組成的，這些物體發出的光太少，無法在望遠鏡中顯示出來。
  • 為什麼相信暗物質一定存在?暗物質是什麼呢?
    沒錯，現代研究表明，宇宙中這些大尺度結構的形成關鍵就依賴於暗物質。因為是科學，所以才要把暗物質引入。為什麼這麼說呢？這就得從暗物質是怎麼一步步被當今科學界所接受說起了。歡迎來到濤濤隨記，精彩分享馬上開始。其實，早在上世紀三十年代，天文學家們通過銀河系恆星的運動以及對后髮座星系團的研究都推斷出了他們的內部應該存在著大量看不見的物質，但當時還不叫暗物質，只是叫丟失了的質量。
  • 暗物質衛星上天 揭秘暗物質是什麼?怎麼存在的?
    「悟空」是目前世界上觀測能段範圍最寬、能量解析度最優的暗物質粒子探測衛星，超過國際上所有同類探測器。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。佔宇宙95％以上的暗物質和暗能量由萬有引力定律證實存在，卻從未被直接觀測到。暗物質粒子的探測目前是國際科學前沿競爭最為激烈的研究領域。
  • 暗物質，充滿整個宇宙，但卻有無數謎團圍繞著它
    我們如何知道暗物質存在當我們觀察宇宙時，我們有兩種方法來觀測一個位置是否存在物質：第一種方法是利用天文觀測，直接觀測某個位置是否發射或者吸收了輻射（包括光）；第二種方法是利用萬有引力定律（以及相對論），來嘗試重建在一個物理系統中需要存在多少質量。
  • 自然界第五種力量是什麼?人類掌握它,能否揭開宇宙暗物質之謎?
    我相信其中很重要的一個原因就是，在我們的宇宙中仍然有許多無法通過科學解釋的謎團，而這些新的亞原子粒子或許可以幫助科學家們找到答案。不僅如此，科學家們也可以在這些新粒子當中獲取更多的知識，從而發展成一些有用的新技術。事實上，今天我們日常生活中使用的許多物品都是從來自人類對分子和原子的研究基礎上產生的。
  • 宇宙中存在「暗物質世界」?多名科學家共同認可
    現代科學研究發現，宇宙中除了明物質之外，還有暗物質的存在，而且暗物質在整個宇宙中，所佔的組分大約是22%，這意味著，很可能在宇宙中，還有一個看不見、摸不到的「暗物質世界」，真的如此嗎？多名科學家猜想「暗物質世界」1915年，愛因斯坦提出了《廣義相對論》，也發現宇宙中物質密度要比可以保持宇宙穩定的密度值，整整小了100倍。這意味著，宇宙中應該還存在著尚未發現的、看不見的物質，它會是什麼呢？
  • 宇宙暗能量是什麼？暗物質又是什麼？
    科學家表明經過觀測宇宙中存在大量暗能量，特別存在大量非重子取值的暗能量，在廣袤的宇宙中，並不是只有星球等天體的存在。在星球的周圍漆黑一片的是暗物質。暗物質我們看不到，並不代表它不存在，我們科學家根據多方位的觀察和計算，得知暗物質也是有質量的。
  • 宇宙是由什麼物質組成的?未知的部分統稱暗物質
    宇宙中剩下的部分是由其他「東西」構成的，今天科學家們還沒有搞清楚這種物質的本質究竟是什麼。因為找不到更好的名字，物理學們於是就將這種神秘物質稱作「暗物質」（dark matter）。如果沒有這種神秘物質的存在，宇宙中的星系將分崩離析。儘管沒人知道暗物質的本質究竟是什麼，但物理學家們正在對其加緊研究。
  • 尋找宇宙中暗物質,科學家給出新方法,或許這次離真相不遠了!
    自20世紀80年代以來，研究人員一直在進行著尋找暗物質粒子的實驗，這種不可見的物質可以滲透到我們銀河系和宇宙的各個角落，根據目前的研究來看，暗物質構成了我們宇宙中80%以上的物質，並已經被反覆證明通過它的引力可以影響到普通物質，雖然科學家知道它的存在，但卻不知道它到底是什麼。
  • 宇宙是否存在沒有物質和暗物質的絕對真空?宇宙外是絕對真空嗎?
    這是個網上提問，我們來回答一下：一，這要看「絕對真空」的概念是什麼。標題中關於「絕對真空」的概念――「即沒有物質，也沒有暗物質的絕對空間」顯然是錯誤的。因為沒有物質也沒有暗物質的空間是不存在的，即一無所有的絕對空間是不存在的。關於這一點，十七世紀的笛卡爾已經闡釋的很明白了。
  • 「負質量」能否統一暗物質,暗能量?
    宇宙可能充滿了一種發揮負重力的無形液體：排斥而不是吸引。該理論已發表在該雜誌由英國牛津大學的傑米Farnes 天文學和天體物理學，如果正確就單槍匹馬解釋兩個宇宙的最神秘的現象：暗能量和暗物質。天文學家對宇宙的測量結果表明，諸如恆星和天然氣等可見物質僅佔宇宙的5％左右。例如，星系旋轉的方式顯示出重力效應，大約是我們所看到的物質的五倍：一個看不見的實體，被稱為暗物質。星系正以越來越快的速度相互遠離。用於加速膨脹的未解釋的能量源被稱為暗能量。在他們發現的幾十年中，暗物質和暗能量激發了許多理論，但沒有一個能夠令人滿意地解釋這兩種現象。