暗物质 我们身边的隐形“居民”

新闻中心-中国网 news.china.com.cn   时间: 2013-03-01   发表评论>>

暗物质 我们身边的隐形“居民”

  制图:张芳曼

核心阅读

□ 暗物质是一种特殊物质,很可能是一种不参与电磁相互作用、我们已知粒子之外的全新粒子

□ 据估算,我们所知的常规物质只占宇宙构成的4%,暗物质和暗能量分别占23%和73%

□ 揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论以及量子力学之后,人们认识自然规律的又一次重大飞跃

在18日举行的美国科学促进会年会上,美国麻省理工学院物理学家丁肇中领导的研究团队对外宣布,阿尔法磁谱仪发现了弱作用重粒子(WIMP)存在的证据,而WIMP就是一种暗物质的候选体。丁肇中称,将于未来两到三周发表涉及暗物质的研究论文,对这项研究的进展作详细阐述。据报道,这次研究成果在丁肇中看来是朝着人类认识暗物质方向前进的重要一步,但不是最终答案。

不管此次阿尔法磁谱仪是否发现了暗物质,各国科学家们都希望有关暗物质起源的问题能够变得更加明朗。

23%的“未知”

人类所知的常规物质只占宇宙的4%,未知领域的暗物质占据了23%

什么是暗物质?在回答这个问题以前,我们先回顾一段有趣的历史。

自从牛顿发现了万有引力定律以来,人们尝试用万有引力理论来解释太阳系的行星运动规律。尽管万有引力的解释在开始时是非常成功的,但在解释天王星运动时却无法得到令人满意的结果,天王星的运动规律和万有引力的预言有明显的差异。法国天文学家U.Le Verrier和英国天文学家J.C.Adams猜测天王星的异常也许不是万有引力规律出了问题,而是在太阳系中还存在一颗当时还没有发现的行星,这颗行星的引力使得天王星的运动偏离了原来预期的轨道。根据他们的预言,于1846年由J.G.Galle发现了这颗行星,即海王星。

“由行星运动异常从而猜测到另外一颗未发现的行星的存在,非常类似今天我们关于暗物质的认识。”中科院高能物理所研究员毕效军说。

大约80年前,天文学家意外发现,一些星系团中的星系运动速度比预想中更快,光靠所看到的这些发光物质(当时人们还没发现星系团中大量存在X射线气体,它们才是星系团中普通物质的主体)所产生的引力场根本无法束缚住它们。因此,大家便猜测这些星系团中应该有种看不见的神秘物质,也一起贡献着引力,拉住了星系。

“虽然我们从来没有直接‘看到’宇宙中存在这种物质,但我们却发现了由于这种物质的引力作用对于其他可见的物质运动的影响,这就是我们断定宇宙中存在这种物质的理由。”毕效军说。

这种物质的存在,在随后几十年中,又相继被各种天文观测间接证明。

目前被广为接受的说法认为,它们是一种特殊的物质,很可能是一种不参与电磁相互作用的、我们已知的粒子(如质子、电子、中子等)之外的全新粒子。

“这种物质不发光,也就是不发出电磁波,所以看不见。于是,我们就称它为暗物质。”中科院高能物理所研究员、博士生导师张新民说,“与通常物质一样,暗物质有引力作用。这个引力效应让天文学家在宇宙空间发现暗物质占宇宙的23%,另外73%是暗能量。而组成我们身边这个世界的‘常规物质’只占4%。”

文章来源: 人民日报
责任编辑: 遥蓁
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