黑物质发现简史(上)

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黑物质发现简史(上)

发布日期:2022-06-01 13:06    点击次数:181

在欧洲原子能机构(CERN)的大型强子对撞机实验室从事基础科学实验的钻研人员发现了希格斯波色子,当CERN的总劳动长罗尔夫·霍培尔被问及到下一个将要发现的粒子时,他不加思索地说到是黑物质粒子。物理学家将黑物质粒子行为优选的对象之一,缘故在于黑物质在宇宙的存在比平时物质更为遍及,黑物质相当于平时物质数目的5倍,它们益像以团块样式“漂浮”在宇宙中,构成了宇宙大而全的“脚手架”,依托黑物质的框架,可见的平时物质靠拢为美轮美奂的星系。

科学家确认了黑物质的存在,但不及确定它们的性质,他们认为黑物质的构成办法如同平时物质,黑物质和平时物质都由基本粒子构成。黑物质概念不时出刻下媒体中,益似外星人概念频繁出刻下信歇报道中,黑物质和外星人概念在媒体显露的频率相当相似。不时传出世界各地实验室发现某栽埋没黑物质信号的消歇,但科学和媒体界人士都对黑物质的发现时刻充沛羡慕,科学家由于黑物质的发现而获得物理诺奖,这已别国什么疑团。

科学家迄今别国发现黑物质粒子,但他们早已发现了黑物质形势。二十世纪三十年代,奥地利的天体物理学家弗里茨·茨维基不好看测了后发座星系群中转动的星系,后发座星系团由1000众个星系构成,距离地球3亿光年,茨维基以星系发出的光线为参考估算了星系质量,他专门惊奇地发现,估算的星系质量不及以维持自己的转动速度,由于短缺众余的物质引力,星系将会片甲不留。茨维基计算出至罕有相当于星系质量400倍的额外物质才能将星系维系成坦然的布局。奥秘兮兮或望不见、摸不着的物质就是“黑物质”,它们构成了星系物质的重要片面,而重要片面的“黑物质”和次要片面的平时物质构成了星系的总物质。

在兹维基挑出“黑物质”概念之后的很长时间,益像“不凿凿际”的概念在必然水平上被科学人士渺视了,直到二十世纪七十年代,美国女天文学家维拉·鲁宾议定不好看测证实了茨维基的发现,她小心检测了行为银河系邻居的仙女座星系中恒星的转动速率,寻常而言,星系边缘的恒星受到较幼的引力,它们绕星系中间的转动速度较慢,而星系中间附近的恒星受到很大引力的拖动,它们绕星系中间的转动速度很快,然而,鲁宾感到困后不解,星系边缘的恒星和星系中间的恒星以几乎肖似的速度绕中间旋转。

天文学家鲁宾伪定,仙女座星系被黑物质包裹,差别距离的恒星绕中间的旋转速度就会产生变态,黑物质概念很益地评释了星系内恒星公转速速的变态形势。银河系和仙女座星系的界限不妨被一大圈黑物质“晕”围困。其它的天文不好看测成绩证实,星系和光线在空间穿越时显露了少见外现,未知的黑物质引力解开了天文学家的疑惑。鲁宾和茨维基认可“黑物质”的存在,但科学家别国发现它们,只是发现了它们的引力效答。由于统计学或难以撵走的其它缘故,不妨无需伪如“黑物质”的概念,但任何替换性评释都要得到不好看测的证实。

1998年,埋藏在意大利格兰·萨索山洞的黑物质探测器在实验数据中发现了某栽趣味的信号。DAMA实验项主意科研人员探测到了疑似黑物质的奇怪粒子,它的少见之处是数目密度显露了周期转变,粒子密度呈年度性增减,6月份达到密度的高值,12月份达到密度的矬值,DAMA实验项主意科研人员联想到天文学家正在寻求黑物质的“晕”,银河系界限包裹了一大层昏黑的“晕”,银河系内部也充斥了黑物质“气体”,地球在绕太阳转动时穿越了黑物质“气体”,太阳系绕银心转动时不中止地穿越了层层叠叠分布的黑物质。

DAMA实验项主意科研人员评释了专门少见的黑物质存在办法,在半年之内,如果地球沿太阳和太阳沿银河系的旋转倾向肖似,那么“黑物质”粒子的密度加加;在半年之内,如果地球沿太阳和太阳沿银河系的旋转倾向相逆,那么“黑物质”粒子的密度降矬,地球和太阳的结符切吻契适合速率在两者的旋转倾向类似时外现得更快,地球和太阳的结符切吻契适合速率在两者的旋转倾向纷歧致时外现得更慢。DAMA的实验数据益像外明,地球和太阳在转动过程中穿越了“黑物质晕”的包裹层,然而存在实验漏洞的不妨。

除了黑物质晕的设想,还存在其它不妨的评释,科学家不及一律确认,地球和太阳在公转行动中穿越了望不见的黑物质引子物。在意大利进动的DAMA实验被称为DAMA/LIBRA,实验室项主意科研人员仍在不竭寻求某栽粒子密度的年度增减形势。黑物质成为了刻下科学界炎门的搜索对象,活着界各地显露了众个黑物质的实验项目,DAMA项目在地面进动,搭载在国际空间站的质谱仪和中国的“悟空”号黑物质卫星则在太空搜索黑物质的信号。

(编译:2018-9-1)