暗物質到底是啥? 暗物質是什么東西

什么是暗物質(什么是暗物質?據外媒報道,安裝在國際空站的粒子物理測試設備阿爾法磁譜儀近日獲得了地球大氣中反質子流到達的最新數據,精度前所未有 。兩個獨立的研究團隊也采用了這一最新數據,取得了一致的研究成果 。他們聲稱一些反質子應該是由暗物質粒子碰撞產生的 。
【暗物質到底是啥? 暗物質是什么東西】這一發現并不是科學家第一次試圖尋找暗物質的證據 。然而,考慮到阿爾法磁譜儀最新數據的準確性,最新發現應被視為最有力的證據 。

暗物質到底是啥? 暗物質是什么東西

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(圖片來源網絡)
暗物質作為宇宙中最神秘的力量,在20世紀20年代開始引起科學家們的關注,其存在已經被近百年的科學研究基本證明 。有人質疑,由于測量方法或計算方法的不準確,不足以證明“暗物質”的存在,但就現有技術和認知而言,學術界更傾向于其存在的理論和證明方法 。什么是暗物質?
一般來說,暗物質是一種尚未被準確定義為宇宙組成部分的物質 。2013年,歐洲普朗克空間探索者團隊估計宇宙年齡為137.98037億歲,由4.9%的普通物質、26.8%的暗物質和68.3%的暗能量組成 。
暗物質到底是啥? 暗物質是什么東西

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暗物質之所以被稱為“暗物質”,是因為根據現有的證明暗物質存在的證據,沒有已知的粒子符合其特征 。
首先,暗物質不發光但有引力,因為我們用引力的方法來衡量它的存在 。
其次,暗物質粒子的主要性質如下:
1.暗物質粒子的壽命很長 。因為宇宙已經進化了130多億年,暗物質仍然存在 。可以推測,要么暗物質像質子一樣不會衰變;要么暗物質以非常低的速度衰變;
2.暗物質以冷為主,意味著速度相對較低,質量相對較大;
3.暗物質粒子之間的相互作用很弱 。暗物質粒子不參與電磁相互作用,它們之間的引力相互作用和可能的弱相互作用,兩者都很弱 。
在新的粒子物理模型中,有許多粒子的性質與暗物質粒子非常相似 。不幸的是,它們都不完全匹配 。
讓我們逐一分析 。下圖是一個標準模型,包含除引力子以外的所有已知粒子:
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圖:現有粒子模型
從左上角看 。右上角是夸克族,包括6種夸克,共計36種 。為什么夸克不能是暗物質粒子?因為夸克是帶電的,所以帶電時會發光 。
左下角是輕子家族 。電子、電子和粒子都是帶電的 。中微子雖然不帶電荷,但質量更輕,比啟動網絡更快 。
右邊是玻色子家族 。其中,光子是電磁相互作用的介質粒子,肯定不是暗物質 。雖然W玻色子和Z玻色子是弱相互作用的介質粒子,但它們是不穩定的 。膠子是強相互作用的介質粒子 。
中間還有一個非標準玻色子,就是希格斯粒子 。它的衰變速度非???,而且不穩定 。
經過上面的排除,我們可以大致推斷暗物質粒子應該是未知的新粒子 。
尋找暗物質
目前,發現暗物質的方法有三種:
1.BIGBANG的模擬:一開始用大型強子對撞機模擬BIGBANG的出現,試圖發現暗物質;
2.探測暗物質與普通物質碰撞的信號例子:根據科學觀察,暗物質與普通物質碰撞并發出信號的概率非常小,但由于信號太弱,為了屏蔽其他宇宙射線的影響,我們選擇在地下深坑放置精密儀器進行探測;
3.空之間的間接探測:暗物質粒子可能被湮滅或衰變,在此過程中發射的宇宙射線可能被發射到太空的探測器探測到空 。
中國的暗物質探索之路
我國探測暗物質的方法屬于空間接探測——2015年12月17日,我國第一顆暗物質實例探測衛星DAMPE發射升空,它是中國科學院空科學先導工程最早建立和研制的四顆科學實驗衛星之一 。是目前世界上觀測范圍最廣、能量分辨率最好的暗物質粒子探測衛星 。
中國的暗物質粒子探測衛星主要有三個科學目標:一是間接探測暗物質,這也是最重要的;二是尋找宇宙射線的起源;這是伽馬射線天體物理學 。
丹皮風險網絡的衛星結構和功能
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圖:丹皮的內部結構
這顆衛星從上到下由四部分組成:塑料閃爍體探測器;硅陣列探測器;BGO能量計,中子探測器 。其職能如下:
塑料閃爍探測器:識別電荷 。不同于電子和光子 。
硅陣列探測器:測量宇宙射線的方向和電荷 。

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