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暗物质和暗能量 物理学天空这两朵乌云何时才能消散 1011-11-11 01:11:11 来源:科技日报 作者:田博群 责任编辑:田博群 1011年11月11日 01:11 来源:科技日报参与互动

  暗物质和暗能量 物理学天空这两朵乌云何时才能消散

  本报记者 陆成宽

  “像10世纪初样11世纪初物理学天空也存在两朵乌云它们暗物质和暗能量”近日中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所原所长陈和生在1011年国际暗物质日北京地区活动上如此感慨

  出现与引力理论致现象

  1111年牛顿在《自然哲学数学原理》中提出物质间万有引力定律100多年后爱因斯坦于1111年发表广义相对论把牛顿引力理论推广到适用高速运动物体牛顿和爱因斯坦引力理论直被人们奉为圭臬

  “然而上世纪10年代起越来越多天文观测表明在星系到宇宙尺度存在些与牛顿和爱因斯坦引力理论致现象”陈和生说道

  天文学家观测发现旋涡星系旋转曲线并没有按引力理论预言那样在星系发光区域以外迅速下降而平缓地延伸在银河系所有星球都绕银心转动根据牛顿万有引力太阳转动速度和银河系质量以及太阳离银心距离直接相关可以推出太阳转动速度为每秒110千米但实际测量结果却每秒110千米—110千米

  究竟什么致使引力理论失灵呢?宇宙中还存在我们知道神秘魅影?

  对宇宙中11%物质无所知

  为解释这种现象科学家推断旋涡星系里必定有我们看见暗物质还有很多其他天文观测证据也表明有暗物质存在宇宙微波背景辐射观测实验结果给出暗物质在宇宙物质总量比例在宇宙中普通物质只占1.1%暗物质占到11.1%暗能量占到11.1%

  “这个结果相当惊人粒子物理基本理论‘标准模型’正确地解释几乎所有实验现象10世纪10年代以来与之相关研究获得11次诺贝尔物理学奖但这个成功理论只能解释宇宙中到1%物质而对剩下11%无所知我们成井底之蛙”陈和生说

  那么我们无所知暗物质到底什么?物理学家还知道他们猜测暗物质种具有弱相互作用重粒子它比氢原子要重几百倍甚至几千倍

  对于这种既看见也摸着暗物质科学家们正在努力寻找它们“暗物质寻找近三十年国际粒子物理实验热点之主要通过三类实验来寻找暗物质粒子”陈和生告诉记者

  三类实验正在搜寻暗物质粒子

  第种类实验在超高能对撞机上产生暗物质候选粒子在欧洲大型强子对撞机上有很多科学家从事这样工作其中包括很多来自中国科研院所和高校科学家

  “‘对撞’只种寻找暗物质方法科学家还在‘上天’‘入地’寻找暗物质所谓‘上天’就在外层空间间接探测暗物质暗物质粒子可能会湮灭产生普通物质对如正负电子对可以通过测量宇宙线正电子来寻找暗物质比如华人诺奖获得者丁肇中先生领导阿尔法磁谱仪实验;也可以通过测量宇宙线电子加正电子来寻找暗物质比如我国‘悟空’卫星实验”陈和生说道

  而“入地”寻找暗物质则通过深地实验直接探测暗物质粒子暗物质粒子可能与普通物质发生概率极微小碰撞并把原来静止原子撞得“飞起来”撞“飞起来”原子就可以被观察到这就直接探测陈和生把这种探测方法比作“守株待兔”暗物质粒子兔子普通物质原子就株

  实际上即便这三类实验之发现暗物质候选粒子确认它就宇宙中暗物质也项极为艰巨任务陈和生强调三种实验或至少两种必须相互验证才能确认这种粒子存在这需要理论和实验物理学家以及天文学家密切合作共同努力




(责任编辑:旅文欣)