Question

什么是暗物质？

Answer 1

暗物质是一个神秘的非发光物质宇宙，尽管几十年来专家们一直在观察暗物质的引力效应，尽管如此人们仍然对暗物质的真实性质感到非常的困惑。在19世纪末，天文学家开始猜测散布在整个宇宙中的看不见的物质-昏暗的恒星或气体和尘埃。根据《现代物理学评论》2018年的一篇评论，研究人员甚至已经开始估计其质量。多数人认为这种神秘的物质仅占宇宙总质量的一小部分。

到1970年代，天文学家肯特·福特和维拉·鲁宾对邻近的仙女座星系外围区域的恒星进行了详尽的研究之后，该领域的许多人仍对Zwicky的结果持怀疑态度。这些恒星以太快的速度绕银河系轨道运行，几乎就像某种不可见的物质在引力上拉动它们并推动它们前进一样-科学家很快在整个宇宙的星系中注意到了这一现象。 根据NASA的说法，在1990年代，当名为“威尔金森微波各向异性探测器”的太空望远镜显示这种暗物质比普通可见物质多五比一时，结果变得更加奇怪。

望远镜勘测从未找到足够的小型紧凑物体来解释这种巨大的材料堆积。根据现代天文学家的说法，黑物质可以是亚原子粒子，其性质与质子和更为常见的中子截然不同。 在位的暗物质候选者被称为弱相互作用块状粒子或WIMP。这些推测实体在粒子物理学的标准模型中找不到，该模型描述了几乎所有的粒子和作用力。WIMP与幽灵般的中微子更相似，只是其重量比质子重10至100倍。

像中微子一样，WIMP仅与宇宙中四种基本力中的两种相互作用：重力和核弱力，介导放射性原子核的衰变。这些暗物质粒子将是电中性的，也就是说，它们不会与电磁铁（光的基础）相互作用，所以它们不会被发现。物理学家已经建造了巨大的探测器，并将其放置在地下深处，以保护它们免受宇宙射线的干扰，从而努力探测WIMP，但是到目前为止，还没有任何实验能为他们找到证据。近年来，这种失败导致该领域的一些人开始怀疑他们是否已经进行了无目的的狂野追逐。

因此，一些科学家将注意力转向了一种新型的称为“轴突”的暗物质候选物，这将是电子质量的百万分之一甚至十亿分之一，据《美国国家科学院院刊》报道。这些假设的粒子对研究人员特别有吸引力，因为它们还可以解决物理学中的另一个悬而未决的问题，可能与中子相互作用来解释为什么它们能感觉到磁场而不是电场。 2020年6月，基于意大利Gran Sasso国家实验室的XENON1T实验的成员宣布发现他们发现了一个小的但出乎意料的信号，该信号可以通过存在轴来解释。该仪器最初是为捕获WIMP而设计的。这一结果震惊了科学界，但尚未得到其他实验的证实。

这意味着研究人员仍在为什么暗物质抓挠头。一些理论家想知道宇宙是否存在整个暗区，有多个粒子甚至暗力仅影响暗物质，类似于可见宇宙中所见的亚原子复杂性。同时，少数科学家认为暗物质是海市蜃楼。他们赞同被称为“惯性的修正版本”或MOND的想法，该想法推测在大范围内，重力的作用与预期不同，这解释了观测到的恒星和星系自转。

但是，大多数专家并不认为有必要与已知物理学大相径庭，这也需要修改我们对现实大部分内容的理解。 据任何人所知，暗物质与暗能量无关，暗能量是另一种导致宇宙加速膨胀的神秘现象。两者简单地使用了“暗”这个词，科学家通常将其用作占位符，以表示他们不完全了解的事物。