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暗物质比引力波更神秘 物理学家难觅其踪迹

科普小知识2022-07-19 08:17:33
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引力波被发现后,人类科学研究的下一个重大突破是什么?一些科学家和媒体已经开始关注另一个有待解决的谜团:暗物质。英国宇宙学家卡洛斯·弗伦奇认为,“暗物质的发现比引力波更重要”。暗物质被比作“21世纪笼罩在物理学上空的乌云”。目前,世界上许多国家都在进行相关的研究,引力波的成功探测极大地鼓励了暗物质“猎人”。

它占宇宙的27%。

人类现在看到的天体要么发光,比如太阳。或者反射光线,比如月亮。根据欧洲核研究组织的官方网站,暗物质是一种广泛存在于宇宙中的无形物质。它不与电磁力相互作用,换句话说,它不吸收或反射光,也不发光。通过引力效应,科学家估计宇宙的27%由暗物质组成,这是所有可见恒星和星系总质量的5倍多。

物理学家已经寻找暗物质很多年了,但是他们从未发现任何暗物质的踪迹。《卫报》14日报道,物理学家亚历克斯·墨菲和他的团队正在南达科他州一个废弃金矿地下约一英里处进行“大型地下氙实验”。实验小组拥有世界上最灵敏的暗物质探测器。物理学家将一个装有三分之一吨液态氙的容器冷却到-101℃。如果氙原子与暗物质粒子碰撞,产生的光将被探测器捕获。然而,碰撞的可能性非常小。

物理学家相信暗物质的存在,因为天文学家可以探测到暗物质对恒星和星系的引力。他们认为暗物质由弱相互作用的大质量粒子组成,这些粒子是在大爆炸中产生的,穿过普通物质,除了重力之外没有留下任何痕迹。

2018年会有突破吗?

未来几年,大规模地下氙实验将全面升级,将获得10吨液态氙。亚历克斯·墨菲说,控制地下一英里10吨液态氙是必须的,因为这非常昂贵,低温气体也非常危险。墨菲认为,技术上的困难意味着结果可能要到2018年才会出来。

事实上,大型地下氙实验并不是捕捉暗物质的唯一“猎人”。在澳大利亚,另一个团队也在地下金矿安装了世界上最先进的暗物质探测器。2015年12月12日,中国的暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空。它将在空间执行高能电子和高能伽马射线探测任务,以探索暗物质存在的证据,并研究暗物质的特征和空间分布。