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那些宇宙中看不见的暗物质

2015-11-16 19:44  来源: 科普中国-科学原理一点通

听起来倍感神秘又无比炫酷的暗物质,就像是科幻大片中出现的新鲜名词。然而实际上,它却是困扰当今天文学界和物理学界发展的一大难题,这是一个真实存在的待解的世纪谜题,令爱因斯坦都困顿不已。

1915年,爱因斯坦发现,宇宙中物质的实际平均密度比根据相对论推算出的平均密度要小得多。在其之后的多位科学家也发现,许多天体之间所产生的引力,要远远大过于其本身质量所产生的引力。并且,常规物质不可能具有如此大的引力。也就是说,在沉寂安静的宇宙中,可能存在着许多我们人类肉眼看不见的物质,这些物质拥有能量和引力,悄悄地霸占和改变着宇宙的结构。他们就像沉溺在宇宙深处不可知的神秘物质一样,不动声色,无声无息,所以人类将其称为“暗物质”。

关于暗物质的探测研究一直是让科学家们头疼不已的难题之一,由于它看不见摸不着,仅仅根据理论推导证明其存在。长久以来,人类都对暗物质是否真正存在抱有不解的好奇之心。经过几十年的推测,如今人们依然无法足够确定暗物质的性质,然而通过推导观测,天文学界已经普遍承认,暗物质占据了宇宙平均密度的20%。

根据现有结论来看,暗物质是一种比我们所知道的电子和光子还要微小的物质,能够穿越电磁波和引力场,本身不发光,光线也射不进去,因此对其的观测和研究造成了很大困扰。它虽然密度小,但数量庞大,因此它们的总质量和能量很大,对宇宙形成的影响也不容小觑。正是由于这些看不见的暗物质,宇宙才在不知不觉中渐渐膨胀,悄无声息的发生着我们感受不到的变化。

由于暗物质本身难以观测,科学家们提出,可以尝试观察它的反物质。在科学界中存在一个理论,即任何物质,都存在与其性质相反的物质。根据这种理论,找出暗物质的反物质进行研究,对于了解暗物质也是一个开创性的进步。然而,暗物质非常独特,它的反物质就是本身,只有观测出暗物质粒子和其自身的反物质粒子发生碰撞,产生出能量巨大的高能电子时,才能间接证明暗物质的存在。

虽然迄今为止,暗物质还没有被直接证明和观测到它的存在,然而科学家们普遍认为,宇宙中有着这样一种难以捉摸的物质在影响着宇宙万物的运行变化。越来越多的人们朝着暗物质的研究之路迈进。寻找暗物质粒子、研究暗能量的物理本质,以至于探索宇宙起源及演化的奥秘,已成为21世纪天文学和物理学发展的一个重要趋势。相信在不久的将来,我们可以一睹神秘暗物质藏匿许久的真相。

 

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作者: 李洁   [责任编辑: 宋金玉]