常进·空间探测暗物质粒子（上）暗物质，想说懂你不容易

 

上

暗物质，
想说懂你不容易

下

“悟空”卫星，
到底有哪些本事

01什么是暗物质

所谓暗物质，是一种不发光、不发出电磁波、也无法用任何光学或电磁观测设备直接“看”到的物质。科学家估算，宇宙中包含了5%的普通物质，它们组成了包括地球在内的星系、恒星、行星等发光和反光物质，而其余的95%则是看不见的暗物质和暗能量。

至于暗物质就是是什么？现有标准模型中的61个基本粒子与暗物质粒子性质均不吻合，理论上，我们暂时还没弄清楚它究竟是什么东西。

对这位“神秘人”，我们只能从一些迹象进行筛查和比对，找出一些“候选者”,这些”候选者”就是各种暗物质的模型。

02怎样证明暗物质存在？

我们知道，绕地球旋转的卫星，离地球越近，速度越快，距离越远，速度越慢。如果离地球很远的卫星，速度又没有降低，那么所需的向心力也就是引力一定是非常非常大的。若是地球的质量客观上不足以提供那么大的引力，这颗又远又快的卫星肯定会飞出地球。

然而有时这个理论似乎行不通。1937瑞士的天文学家Fritz Zwicky在观测星系团时，发现绕星系团中心旋转的星系速度没有降低。

再到上世纪六十年代，一位女天文学家V Rubin用当时世界上精度最高的光谱仪观测星系中恒星绕星系中心旋转速度与距离的关系时，发现远离星系中心的恒星速度没有下降。

二零零年，人们采用世界最先进望远镜观测M33星系中恒星速度与距离的关系，可以发现，距离越远，恒星等的速度没有降低，反而上升，恒星用极高的速度运动也没有被星系抛开。

这些现象指向了一个解释，星系中必然存在着大量的、存在质量的、看不见的物质，提供足够的引力。

03暗物质的研究和你我的关系

虽然只有科学家参与到研究暗物质这项工作本身，然而对于我们普通人来说，了解一个物理概念的形成过程，也可以感受物理学的本质和魅力。

物理学的发展，一般是观测到现象，科学家们提出理论假设来解释现象，随着观测技术的发展，现象和理论之间会有出入，那么就需要修正物理模型来解释新的现象，周而复始，最终建立一套能够解释全部现象的理论模型。

或许有一天，我们能直接搞清楚暗物质到底是什么，也可能这个概念像“以太”一样在以后被发现是错误的，无论是哪种情况，这样的研究过程都是人类在探索未知的道路上，跨出的一大步。