Question

宇宙里的神秘力量：暗物质与暗能量

Answer 1

大家好，我是崔哥

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如果仅仅依靠人类已知的物质，世界根本不应该是现在这个样子，一定有别的神秘力量在起作用。

我们原来认识的宇宙形态，是星球之间通过万有引力相互吸引，围绕着对方旋转。但后来，科学家通过计算星球之间的引力，发现星球自身的这点引力，是远远不能维持一个个完整的星系。在过去，我们一般认为宇宙，就是由恒星、行星，星系组成的。但是科学家们经过研究发现，这些物质只占宇宙总物质的0.4%。即便是算上黑洞，以及星际之间气体，也只不过占宇宙总质量的4%左右。那剩下的宇宙成分中，神秘物质约占23%，而神秘能量约占73%，这些神秘物质本身不发光，也不和光产生作用，不参与电磁力，所以到目前为止，我们都没有发现这种物质，它只存在于理论框架中，因此科学家称之为“暗物质和暗能量”。

最早发现证据，并推断出暗物质存在的是，荷兰科学家，扬·奥尔特，他在1932年，根据银河系恒星的运动，提出银河系里面，应该还存在更多的质量。 1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹威基，研究后发座星系团时，使用维里定理推断出，星团内部有看不见的物质。 但当是没有把它叫做暗物质，而是被称为丢失了的质量。在这之后，还有很多的天文学家，在观测时，都发现在宇宙中存在不明物质。

2006年，美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-558进行观测，无意间观测到到星系碰撞的过程，星系团碰撞威力非常的大，将暗物质与正常物质分开，因此发现了暗物质存在的直接证据。

科学家通过计算，要保持现在宇宙的运行秩序，“暗物质”的品质必须5倍于我们现在看到的物质。但现在还没有真正的监测到暗物质，只是发现光线在经过某个区域时发生转弯，但是该区域没有我们能看到的物质，也没有黑洞。科学家通过观测发现，我们的宇宙正在加速膨胀。如果匀速膨胀，还可以理解。但加速膨胀，就需要有新的能量的加入。但科学家并不清楚它是什么，所以把它叫做“暗能量”。

科学家通过计算，通过质能方程式计算，要维持当前宇宙的这种膨胀速度，“暗能量”必须是现有物质和暗物质总和的一倍多。

什么是“量子纠缠”？科学实验发现，两个没有任何关系的量子，会在不同位置出现完全相关的相同表现。比如相隔几光年远的两个量子之间，，一个出现变化，另一个几乎也同时出现相同的变化，而且这不是巧合。

“量子纠缠”是经过实验证明过的。科学家已经实现了6-8个量子的纠缠态。中国科学家已实现了13公里级的量子纠缠态的拆分和发送。我们现在所有的物理学理论，都以光速不可超越为基础。但根据测定，量子纠缠的传导速度，至少4倍于光速。为什么会出现这种情况，科学家们也无法理解，于是把这种现象总结为，量子的一种纠缠态。由于暗物质既不释放任何光线，也不反射任何光线，因此，用目前人类已知的仪器，也无法直接探测到它。

根据科学家们的理论，暗物质通常也不会与大多数常规物质结合。但暗物质能够直接穿越人体，房屋，甚至是轻松就能穿过地球，于是科学家开始在地下建设实现室，寻找暗物质粒子存在的证据。为什么要把实验室建在地下。

因为在足够深的地下，除了暗物质。其他物质是无法到达的，探测器的原理，是由锗元素或硅元素组成的小块。如果锗或硅原子的原子核被暗物质粒子击中，它就会反弹并向探测器发送一个信号。2009年12月，美国“低温暗物质搜寻计划”项目组，发表声明称，他们在明尼苏达州地下一个矿井中，捕获到暗物质粒子。如果这一发现最终得到证实，它将成为近百年来物理学领域，最重要的发现之一。

中国四川省锦屏暗物质实验室，位于地下2500米，是目前世界上最深的暗物质试验室。该实验室最核心的装置，就是高纯锗探测器。

　　传统高纯锗探测器被广泛应于在基础研究、核监测、和放射性管理等领域。但要探测暗物质，对锗的纯度要求更高。它的纯度有多高呢，我们都知道千足金，它的纯度是纯度为99，9%，但是实验室需要的锗，纯度要达千足金纯度的4倍。

地球上另一种探寻暗物质的实验，就是粒子加速器，它的全名叫荷电粒子加速器，它可以将亚原子粒子加速到接近光速，然后让它们相互碰撞。科学家们的目的是希望，通过接近光速的高速碰撞，从而产生奇异粒子，其中就包括暗物质粒子。

2015年12月17日中国发射暗物质粒子探测卫星，名叫悟空号，，用于探测暗物质，它由中科院研制。是目前世界上观测能段最宽、能量分辨率最高的空间探测器。它能接收到，来自宇宙的高能原子核、电子和伽马射线的信号，观测能段是阿尔法磁谱仪的10倍，能量分辨率比国际同类探测器高3倍以上。

因此，中国已经建成地下，地上和空中，三位一体的暗物质监测实验室。在暗物质方面的研究，在世界范围内已经保持领先地位，进入21世纪以来，全世界的科学家们都达成一个共识，就是研究暗物质，是21世纪的重中之重，谁掌握了暗物质，谁就将引领科学的发展，在这里也希望我的祖国，在暗物质方面的研究取得巨大成果，就像探测卫星的名字，悟空一样，用火眼金睛发现暗物质，用超强的本领取得真经，让我们拭目以待

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好了，今天就聊到这里，我是崔哥，我们下期再见。