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牛顿和爱因斯坦错了吗?为此,科学家们上天入地寻找暗物质(2)

2017-11-30 09:17:34      参与评论()人

暗物质是什么样的?

根据估计,我们只能见到宇宙的5%,而不可见的暗物质大约占27%,暗能量大约占68%。

暗物质和暗能量的比重如此之大,可以说我们随着地球,穿行在暗物质和暗能量的海洋里。每秒钟就有上亿个暗物质粒子穿过我们的身体。

然而,人类对它们,实在知之甚少。

目前,暗物质只留下了很少的线索,留待科学家们侦探:

它们的寿命很长,宇宙演化初期就已存在;

在四种基本相互作用中,它们不参与强相互作用和电磁作用,否则,我们就会看到;

它们有质量,参与引力作用;

它们可能参与弱相互作用。

以上就是人类对暗物质的全部认知,可以说少得可怜。根据这些模糊的线索,科学家们给暗物质描绘过不同的“嫌疑犯画像”:轴子、惰性中微子、引力微子等等。

而目前最主流的答案,是WIMPs(弱相互作用大质量粒子)。这个模型假设,暗物质粒子内部具有弱相互作用,大质量则是相对氢原子而言更重。

暗物质怎么找?

要怎样找到看不见的WIMPs?科学家们真可谓是上天入地。

可行的方案有三种:加速器产生、空间探测、地下探测。

若能量足够高、流强足够大,粒子通过加速器对撞,理论上可以产生暗物质。如果WIMPs粒子具弱相互作用,且质量小于35TeV,就可以在世界上最强大的对撞机——欧洲核子中心的LHC上产生。

地下探测,则是为了减少宇宙射线的噪声,等待每天经过地球的不可见暗物质,能有一些撞飞可见的原子,以此找到暗物质。

上海交通大学、清华大学等团队就在四川锦屏山下2400米深处建立了地下实验室,守株待兔,甄别高纯锗和液氙原子被“撞飞”触发的光电信号,寻找暗物质经过的证据。

“悟空”采取的空间探测,是建立在这样一个假设的基础上:就像电子、夸克等粒子具有对应的反物质,WIMPs也应该有对应的反WIMPs。WIMPs和反粒子相互碰撞、湮灭,或者自身发生衰变时就会放出能量,而这些能量多以伽马射线和高能电子的可见形式释放出来。

银河系的中心,理论上是暗物质最稠密的地方。“悟空”本质上是一台望远镜,在500公里高的地球轨道上,守望遥远的银心,捕捉并甄别从那里放射的粒子。

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