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科学家将利用最先进的探测器探测“暗物质”,揭示宇宙本来面目!

 郑公书馆298 2016-10-14

早在上世纪初,伟大的科学家爱因斯坦通过相对论推论出,宇宙是封闭的,宇宙中物质的平均密度达到了每立方厘米5×10的负30次方克。可是令科学家迷惑的是,迄今为止可观测到的宇宙的密度仅仅为这个值的1%。也就是说,宇宙中的绝大多数物质“失踪”了,因此科学家推测一定有一种未被探测到的物质存在,它就是"暗物质"。由此"暗物质"这一概念正式出现在科学界的视野里。后来"暗物质"逐步被科学家由刚被提出来时仅仅是理论的产物,逐渐经过几十年的观测分析证实了。尽管对暗物质的性质仍然一无所知,但是到了80年代,占宇宙能量密度大约96%的暗物质和暗能量已被广为接受了。

科学家将利用最先进的探测器探测

暗物质是组成宇宙最重要的物质之一,如果我们仅仅是了解现阶段的基础物质,而不了解暗物质的性质,那么远不能说我们了解宇宙。科学家说我们还不清楚暗物质的特性,甚至还没有一种理论说有某个备选粒子可能是暗物质的基础离子。正是基于对宇宙探索的迫切,各国科学家近年来一直花费很大的精力在探寻暗物质,并分析其基本组成。但是到目前为止,这个神秘物质依然是难以理解的。我们能够看见它对星系的影响,而且它是宇宙精确模型的重要元件,但我们不知道它到底是由什么组成的。

科学家将利用最先进的探测器探测

而最近美国科学家通过名为LUX-ZEPLIN的侦测器来探测罕见的暗物质交互作用,它将利用488个光电倍增管来侦测罕见的暗物质与普通物质之间的碰撞。这在暗物质研究领域也是非常先进的,但是科学家强调它比目前的侦测器至少灵敏100倍,非常复杂,需要经过严密的测试,有望的2020年开始正式运行并获取数据进行分析。

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LUX-ZEPLIN计划的发言人,加州大学的Harry Nelson教授,他在项目之初强调:宇宙的96%是由暗能量和暗物质组成的,暗物质的组成以及相互作用是现代科学体系中,非常值得研究的课题之一,也是最令人困惑的。就如同科学已经阐明类似物质的本质,从元素周期表到次原子粒子,包括最近发现的希格斯玻色子(Higgs boson)。对于暗物质的本质,LUX-ZEPLIN计划将领导科学,来测试最有吸引力的假设之一。

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在这项侦测项目过程中,LUX-ZEPLIN将使用一个填满10吨净化氙的密闭室。闪光和电脉冲将意味着粒子的交互作用,科学家希望这些交互作用的一部分,是暗示着暗物质与普通物质的交互作用。LUX-ZEPLIN计划的主任,加州劳伦斯伯克莱国家实验室的Murdock Gilchriese教授,也提到,到目前为止在寻找暗物质与物质的交互作用,没有人能够提出所看见的东西以及在何处是有说服力的,这让LUX-ZEPLIN计划更显得重要。

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而我国在暗物质研究方面也取得了不错的成绩,之前由北京师范大学天文系教授张同杰领衔的宇宙中微子数值模拟团队,在“天河二号”超级计算机系统上,日前成功完成3万亿粒子数的宇宙中微子和暗物质数值模拟,揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的演化进程。

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