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有人说暗物质占宇宙的83%,人类为何感知不到它的存在?

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暗物质咋来的?

首先,暗物质占宇宙总物质并非是96%,一般我们已知的物质大概占宇宙总量的5%不到一点,而27%左右是暗物质,剩余的都是暗能量。如果要准确计算一下暗物质和已知物质的比例,暗物质最多也不会超过85%。那这个结果如何得来的呢?这其实就人类发现暗物质的过程有关。

上世纪30年代,科学家在研究星系周围恒星运动时就发现一个问题,他们通过计算,可以大概算出恒星的运动速度。但是这个速度和实际值相差非常多。

这样的情况并不是孤例,相反这个现象十分普遍。我们所在的银河系也是如此。太阳在理论计算中的速度应该是160km/s,而实际却是220km/s。

这会带来什么问题呢?

我们可以来思考一下,假设你有一门大炮,威力是可以任意调节的,纯粹的炮弹没有速度,就会直接掉落在地上,有一点初速的炮弹可能能打出一个抛物线。当初速度非常快时,这个炮弹可以绕着地球转,如果再快一点呢?很有可能这个炮弹就会飞出去,摆脱地球的引力。

那这说明了什么呢?

这说明一个物体绕着另一个物体转,速度越快,就需要越强的引力。而现在我们已知的星系的物质提供的引力不足以拽住星系周围恒星,这说明有其他的东西提供了额外的引力。于是,科学家就假设了存在一种物质提供了额外的引力,这就是暗物质。

于是,我们可以通过理论计算,了解到暗物质所需要提供额外引力的具体值,由此得出暗物质的占比。也就是开头我们所说的比例。

可能你要说,这个不是完全就是凭空假设,总得有个证据。实际上,关于暗物质也确实有一些有力证据证明它的存在。观察暗物质的主要法方式就是利用引力透镜。暗物质是具有引力效应的,而引力的本质在爱因斯坦的广义相对论是时空的弯曲。

因此,根据爱因斯坦的理论,光线通过弯曲的时空时,就会发生偏折,这种偏转很类似于光通过透镜中的折射现象。

所以,通过引力透镜效应是观测暗物质的一个好办法,1980年,科学家在观测类星体Q0957+561时,第一次观测到了引力透镜效应。后来,科学家又陆续发现了很多类似的

比如:观测星系团CL0024+17,就发现了星系团内部被发现存在一个暗物质圈,也就是下图蓝色的部分。

暗物质为什么感知不到?

可能你要问了,那为什么我们看不到暗物质,或者说感受不到暗物质。按照目前对于暗物质的了解,暗物质其实和中微子很像,广泛地存在于宇宙空间中,包围着我们周围,甚至每时每刻都有暗物质穿过我们的身体。

但我们却感知不到,其实这和四大作用力有关。在自然界中,存在这四种作用,引力,电磁力,强力和弱力。其中强力和弱力是保证原子核的构成。电磁力是保证了原子作为的化学反应的基本单位。在这四种力中,引力最弱,其次弱力。

我们身体中,每秒钟会有10万亿个中微子穿过身体,之所以中微子的穿透力如此强大,就在于它只参与弱力,而且发生反应的概率极其低,为了找到中微子,科学家可是煞费苦心。

而目前对于暗物质的理论研究来看,主流的理论叫做冷暗物质理论。这个理论认为,暗物质不参与强相互作用,电磁相互作用,所以不能用电磁波来进行观测,因此它是的;同时因为移动速度特别慢,所以才被称为暗物质。

于是,暗物质其实会存在和中微子类似的属性,那就是几乎不和已知的物质发生反应。科学才猜测冷暗物质可能是

大质量弱相互作用粒子

或者

大质量致密晕天体

。当然,目前来说,更偏向于前者,因此,科学家也试图通过加速器来找到它,但至今未果。

正是基于暗物质这样的特性,所以,我们才很难能够找到和感受到它的存在。为了排除其他因素的干扰,很多观测物质的装置都置于地下数百米甚至数千米。比如:我们国家的中国锦屏极深地下暗物质实验室。

当然,相信随着科学技术的进步,以及观测手段的提升,我们可能会发现更多关于暗物质的新证据,而且目前冷暗物质的理论也还存在一些问题,相信随着新的证据的出现,关于暗物质的理论也很有可能发生改变。而且,随着暗物质的面纱被揭开,我们的理论物理学可能也会发生一场巨大的变革。

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