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看不见的宇宙【图】

时间:2020-02-15 13:28:48 作者:zl001 来源:探索宇宙网编辑整理

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 要说暗物质,还要从“大爆炸理论”说起——美国人于1964年首次观测到的宇宙微波背景辐射提供了强有力的证据,令其成为科学界公认的宇宙起源假说——但问题在于,人类观测到的宇宙中的物质质量与根据“大爆炸理论”搭建起来的宇宙模型严重不符,误差大概有,唔,96%吧……如果不是那些宇宙物理学家数学都不及格,那么事情只有一种解释:宇宙是由4%的人类可观测到的物质,与96%的人类无法观测到的物质(或能量)组成的。

  于是好奇的美国人又发射了两颗卫星来研究这些“看不见”的“暗物质/能量”,分别是1989年11月升空的宇宙背景探测者(COBE),与2003年发射的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)。对于星系内与星系间引力状况的观测让科学家们推测出,以物质形态存在的“暗物质”大约占宇宙总能量的22%,而更为神秘的“暗能量”则占到了宇宙总能量的74%。1998年科学家们观测到的红移值超高的超新星则是“暗能量”存在的又一个辅助证据——这些红移值(Z)超过1(Z=0.1说明这个天体正以光速的1/10远离地球)的超新星正以超光速远离地球,但根据爱因斯坦的相对论,没有任何东西的运动速度能超越光速,于是这事的唯一解释就是:宇宙正加速膨胀。而如果某样事物正在“加速”——不管是赛车、经济增长还是宇宙膨胀——它必定需要能量,能让整个宇宙加速膨胀的能量,占到宇宙总能量74%的“暗能量”自然是首选。

  于是一切就都可以解释了——这就是ΛCDM宇宙模型。

  但由于“暗物质”的特殊属性(不吸收光,不对外辐射,也不与任何重子产生强作用力),人类从未观测到“暗物质”——这是一种至今只存在于理论之中的物质。没人知道“暗物质”究竟是什么——弱相互作用重粒子(WIMP)在所有可能的候选中排名第一,意大利人建造并将于明年启用的DarkSide-50探测器就是用来“赌这个候选人会当选”的探测器。由于WIMP的速度很慢且不会与重子产生强作用力,当它撞到氩原子核时会弹开——如果能观测到“弹开”,那么意大利人就成功了,但说实在的,他们成功的机会比中千万彩票还低几个数量级——要揭开22%的“暗物质”之谜,需要非常好的运气才行。

  但实际上,“暗物质研究”是当今宇宙物理学最热门的领域之一。如果你觉得“碰运气”是不科学的,为什么还会有这么多顶尖科学家投身于这一领域以及这么多钱被花在这一领域中呢?或许那些获得好运的人会给出一个合理解释——首次观测到的宇宙微波背景辐射的科学家们获得了诺贝尔奖,COBE的主持者获得了诺贝尔奖,观测并研究“高红移超新星”的科学家们获得了诺贝尔奖……好吧,虽然解开“暗物质”之谜需要非常好的运气,但回报看上去也颇为可观,好运总得落到某个人头上,如果你不去做,你就永远没机会成为那个人。

  但作为几十亿普通地球人中的一员,我必须得说,即使那个22%的谜被解开,还有那个74%的更大谜团在等着你们去破解呢——加油啊,宇宙物理学家们!

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