真假世界暗物质之谜

未解之谜 2023-03-16 07:10www.188915.com世界未解之谜
星河系究竟有多大呢?想要得出这个结论是非常困难的,天文学家们早就知道,星河系最亮的部分就是包括我们太阳系在内的薄饼装恒星盘,跨度约为12光年,在这个恒星盘之外是更大的气体盘。再外围就是一个巨大的暗物质环,轻松包裹了这两个星盘,并且向外延伸。但因暗物质是不会发光的,所以这个暗物质环的直径是很难测量的。在天体学家爱丽丝.戴森的一项研究中,非常巧妙的利用了附近星系定位了银河系的边缘,总终测量的银河系精确直径是190±40万光年,相比恒星盘宽了十五倍左右。即便说是精确的数字,但误差范围仍然有40万光年,这相当于超3个银河系恒星盘的跨度。190万光年看起来太过遥远没什么概念,爱丽丝.戴森还打了一个比方,假设太阳与地球之间距离是1英寸,就是2.5厘米,那么整个银河系的直径大约是240万千米,就是地球与月球距离的8倍。这也不禁让人感叹,宇宙中有那么多星系,光一个银河系就让人感到遥不可及,这也是天文让人如此着迷的原因之一。

一、暗物质和暗能量真的存在吗?

优质答案1

暗物质和暗能量的存在是毫无疑问的!但它们的确如你所言,它们也许是宇宙的终极谜底。

关于暗物质和暗能量,虽然我们看不到它们,有太多的证据,可以证明它们的存在

1、,在宇宙大爆炸之处,宇宙向外扩张的速度是减速的,这很正常,随后,宇宙进入了加速膨胀的阶段,这看起来非常奇怪。科学家们普遍认为,正是一股暗能量的爆发,才推动了之后宇宙的加速膨胀。

2、暗物质不发光,也不反射光,它不是反物质或是黑洞,但光线在经过有高浓度暗物质存在的空间时,却会发生弯曲。有质量,而且是大质量的天体才会产生这种现象,我们可以确认,虽然我们看不到摸不到,但一定有东西在那里。

3、我们所知所见的东西只占到一个星系或真个宇宙的很小部分,它们因为质量太小,引力不足,根本不可能维系现在的星系结构,如果不是暗物质,现在恒星和星系早就四散而逃了。

所以,关于暗物质,我们知道的是有东西在那里,那东西很重,那东西很多。除此之外,它们虽然就在我们周围,甚至身体时刻都在背暗物质粒子穿过,我们却对它们近乎一无所知。目前所有关于暗物质和暗能量的研究,几乎都停留在理论阶段,可以说举步维艰。

按照超弦理论的解释,暗物质和暗能量是藏在多维宇宙中,三维之外的维度中的,它们非常非常微小,却遍布整个宇宙。

所有的物理学理论,包括量子力学、相对论,都将在未来找到同一个答案。我们期盼着那一天的到来。

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优质答案2

暗物质和暗能量都是假设的实体,需要解释一些已知的宇宙现象,但它们还没有已知的坚实的物理基础。确实有少部分理论试图解释它们,但到目前为止都没有很好的解释清楚。


暗物质。

一些遥远的物质似乎比他们的‘看起来’更重。例如,如果我们只考虑可见质量,星系的外臂旋转得比预期的要快。引力透镜效应比观察到的可见质量更为显著。似乎有额外的质量参与引力相互作用,由于它们可以很容易地通过其他已知力(如电磁力或核力)相互作用,我们无法很容易地探测到它们。它们不发光,只能通过它们对邻近物体的引力作用间接地观察到它们。这种未知形式的物质被称为“暗物质”。

候选粒子--WIMPs(弱相互作用的大质量粒子)是构成暗物质的假想粒子。有可能基于可与观测相一致的反向计算WIMP的性质(如它的质量和相互作用的截面)。没有一个已知的稳定粒子可以是WIMP,超对称性确实预测了具有足够接近性质的粒子。目前正在进行几次直接或间接检测WIMP的尝试。

其他可能的暗物质候选物质是MACHO和轴子。Machos是质量巨大的天体物理致密晕体,它基本上是由普通重子物质组成的质量体,它们不发光,也不与任何行星系统联系在一起,在宇宙中漂流。这些可能解释了一些额外的引力相互作用,但已经被发现在理论上不足以解释所有这些额外的引力。即使存在MACHOs,其他形式的暗物质似乎也是有序的。轴子是量子色动力学(QCD)中为解决物理学中尚未解决的强CP问题而提出的一种基本粒子。由于它与重子物质的低相互作用,这个粒子似乎是暗物质的一个可行的候选者,虽然它与大爆炸模型相匹配,但对其本身却知之甚少。


暗物质被认为可能是块状的和缓慢移动的。理论上,我们可以假设中微子(已知的现有粒子)和无菌中微子(假设的粒子)作为暗物质的候选粒子,但它们往往运动迅速,这与我们已知的宇宙大尺度结构的演化(比如超星系团是如何从较小的星团中形成的)不太一致。

暗能量。

距离测量表明,宇宙在其生命的后半段扩大得更多。是的,不仅仅是宇宙在膨胀,而且膨胀似乎在后期加速了。而且,已知的物质和暗物质的数量不足以解释宇宙的实际平坦度。从观测上看,宇宙似乎是平坦的,而且没有已知的全局曲率。根据已知的物质数量,它应该有一个可探测的曲率。,大尺度结构理论表明,所有的物质和暗物质只能占宇宙密度的30%左右。所有这些似乎都指向了这样一种可能性,即宇宙中存在某种形式的能量,导致宇宙膨胀,使其变得更平坦,并有助于形成像超星系团这样的大规模结构。

在爱因斯坦著名的描述时空质量-能量曲线的广义相对论方程中,包含了一个被称为宇宙常数的参数,它可以帮助宇宙的相对论模型保持静止状态。当哈勃膨胀被发现的时候,很明显宇宙实际上是在膨胀。,爱因斯坦认为把常量包括在内是一个大错误。现在,宇宙学常数提供了最可行的空间膨胀模型之一。LAMBDA-CDM模型是迄今为止我们所熟知的宇宙模型之一,它提供了大爆炸的标准参数化,从而解释了关于大爆炸的大多数已知现象。“λ(LAMBDA)”指宇宙常数(暗能量),CDM代表“冷暗物质”。它也被称为宇宙学的标准模型,它现在包含了一个宇宙常数,其值约为10^-122。

宇宙学常数被认为仅仅是空间本身的成本。真空有一种隐含的能量与它相关,这导致了“负压”成为空间本身的膨胀原因。这里的主要挑战是宇宙学常数小于由量子理论预测的真空能量,其系数为10^-120。

尽管存在许多悬而未决的问题,但宇宙常数为暗能量提供了最简单、最优雅的解释,因为它在空间和时间上是不变的。


另一方面,可以假设在时间和空间上变化的场可以解释暗能量。为了不让它像物质一样聚集在一起,场必须很轻。它通常预测的膨胀比宇宙学常数预测的要慢一些。 总体来说 利用λ-冷暗物质模型,我们预测宇宙的总能量由标准重子物质的4.9%,暗物质的26.8%,其余的68.3%的暗能量组成。

正如上面所描述的,关于暗物质和暗能量的理论候选者很少。这些实体的物理基础和实验支持都很差。也有其他的理论,不涉及暗物质和暗能量,以便能够解释上述现象,如修改的引力定律,,这些都是最不为人所知的。随着更多的发现,我们也许能够更好地解释这些现象。


如果你有其他见解,可以在下方评论哦,我相信你的评论可以一针见血。

二、欧洲核子研究中心试图通过哪些方法解开暗物质之谜?

优质答案1

暗物质是一种似乎渗透到宇宙中的神秘物质,但由于它不经常与常规物质相互作用,检测它是棘手的。科学家此前已经缩小暗物质粒子筛查范围,将一些疑似暗物质粒子排除在外。欧洲核子研究中心的实验已经排除了某些类型的暗光子,使他们更接近寻找难以捉摸的暗物质。

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