神马作文网什么叫暗物质?请问各位大侠,什么叫暗物质?
来源：学生作业帮 编辑：神马作文网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/11/10 18:04:41
什么叫暗物质?
请问各位大侠,什么叫暗物质?
请问各位大侠,什么叫暗物质?
暗物质是些什么物质呢?
宇宙学研究发现,在宇宙大爆炸初期产生的各种基本粒子中,有一种叫做中微子的粒子不参与形成物质的核反应,也不与任何物质作用,它们一直散布在太空中,是暗物质的主要“嫌疑人”.
但中微子在1931年被提出来以后,一直被认为质量为零.这样,即使太空是中微子的海洋,也不会形成质量和引力.曾有人设想存在一种“类中微子”,它的性质与中微子类似,但有质量.可是一直没有发现“类中微子”的存在.
极小的中微子运动速度极高,可自由穿透任何物质,甚至整个地球,很难被捕找到.但中微子与物质原子和亚原子粒子碰撞时,会使他们撕裂而发出闪光.探测到这种效应就是探到了中微子.但为了避免地面上的各种因素的干扰,必须把探测装置（如带测量仪器并装有数千吨水的水箱）放在很深（如1000米）的地下.
1981年,一名苏联科学家在试验中发现中微子可能有质量.近几年,日、美科学家进一步证实中微子有质量.如果这个结论能得到最后确认,则中微子就是人们寻找的暗物质.
寻找暗物质有着重大的科学意义.如中微子确有质量,则宇宙中的物质密度将超过临界值,宇宙将终有一天转而收缩.关于宇宙是继续膨胀还是转而收缩的长久争论将尘埃落定.
暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了.宇宙尽管在极大的尺度上表现出均匀和各向同性,但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团、巨洞以及星系长城.而在大尺度上能过促使物质运动的力就只有引力了.但是均匀分布的物质不会产生引力,因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落,而这些涨落会在宇宙微波背景辐射（CMB）中留下痕迹.然而普通物质不可能通过其自身的涨落形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留下痕迹,因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来.
另一方面,不与辐射耦合的暗物质,其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍.在普通物质脱耦之后,已经成团的暗物质就开始吸引普通物质,进而形成了我们现在观测到的结构.因此这需要一个初始的涨落,但是它的振幅非常非常的小.这里需要的物质就是冷暗物质,由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名.
在开始阐述这一模型的有效性之前,必须先交待一下其中最后一件重要的事情.对于先前提到的小扰动（涨落）,为了预言其在不同波长上的引力效应,小扰动谱必须具有特殊的形态.为此,最初的密度涨落应该是标度无关的.也就是说,如果我们把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和,那么所有正弦波的振幅都应该是相同的.暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱（其谱指数n=1）.WMAP的观测结果证实了这一预言,其观测到的结果为n=0.99±0.04.
暗物质湮灭
科学家表明：一些不明来源的高能粒子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的.
约翰-卫菲尔介绍说,在进行暗物质的数据监测时,他们在南极洲上空释放了一个载有粒子监控设备的探测气球,并最终得到了令科学家们感到满意的暗物质粒子数据.美国“南极长周期气球项目”的最主要目标就是在空间观测高能宇宙线.科学家们早在1998年就提出可对其探测设备进行一定程度的改进,该探测器将可以同时观测高能电子和伽马射线.2000年,重达2吨的探测器在南极洲正式升空并进行观测,这是世界上首次对高能电子进行高分辨观测.科学家表示,以往学界普遍认为高能电子来源于超新星遗迹,并建立了太阳系高能电子流量模型.但在南极洲的第一次观测结果表明,高能电子流量在3000亿至8000亿电子伏特能量区间远远超出了模型预计流量.这就意味着宇宙高能电子还有别的“起源”.
科学家们表示,高能电子究竟来自何处存在很多种可能,经过分析,他们发现观测结果与目前暗物质理论模型相吻合,表明这些不明来源的高能粒子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的.这样的研究结果让科学家们感到非常激动,但研究小组组认为还需要对这一结果进行多次观测验证.为了进一步证实研究结果,此后的7年间,科学家们不断改进设备和观测方法的基础上,又在南极进行了2次成功观测.加上此前的观测,他们共观测到3000多万个宇宙线粒子,经过层层筛选,他们最终找到210个高能电子.这些结果均与第一次观测结果吻合,让研究人员对自己的观测结果确信无疑.
这些高能电子的能谱流量与目前暗物质理论预言的粒子模型吻合,所得到的低能参数也与欧洲与俄罗斯耗费数亿美元研制的、专门用于寻找暗物质粒子湮灭证据的磁谱仪探测器PAMELA所得到的结果完全吻合.这就表明这些不明来源的高能电子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的.目前高能电子的观测精度还可以进一步提高,并不排除这些不明来历的高能电子来自于太阳系附近的特殊天体.即使这样,这也是人类第一次直接观测到来自于“特殊天体”的高能电子.科学家表示,他们的研究目前才刚刚开始,要想得出最终的结论还有很长的路要走.今后,研究小组将进一步提高观测设备精度,以期得出更加翔实的数据并找到更为充分的证据.
宇宙学研究发现,在宇宙大爆炸初期产生的各种基本粒子中,有一种叫做中微子的粒子不参与形成物质的核反应,也不与任何物质作用,它们一直散布在太空中,是暗物质的主要“嫌疑人”.
但中微子在1931年被提出来以后,一直被认为质量为零.这样,即使太空是中微子的海洋,也不会形成质量和引力.曾有人设想存在一种“类中微子”,它的性质与中微子类似,但有质量.可是一直没有发现“类中微子”的存在.
极小的中微子运动速度极高,可自由穿透任何物质,甚至整个地球,很难被捕找到.但中微子与物质原子和亚原子粒子碰撞时,会使他们撕裂而发出闪光.探测到这种效应就是探到了中微子.但为了避免地面上的各种因素的干扰,必须把探测装置（如带测量仪器并装有数千吨水的水箱）放在很深（如1000米）的地下.
1981年,一名苏联科学家在试验中发现中微子可能有质量.近几年,日、美科学家进一步证实中微子有质量.如果这个结论能得到最后确认,则中微子就是人们寻找的暗物质.
寻找暗物质有着重大的科学意义.如中微子确有质量,则宇宙中的物质密度将超过临界值,宇宙将终有一天转而收缩.关于宇宙是继续膨胀还是转而收缩的长久争论将尘埃落定.
暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了.宇宙尽管在极大的尺度上表现出均匀和各向同性,但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团、巨洞以及星系长城.而在大尺度上能过促使物质运动的力就只有引力了.但是均匀分布的物质不会产生引力,因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落,而这些涨落会在宇宙微波背景辐射（CMB）中留下痕迹.然而普通物质不可能通过其自身的涨落形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留下痕迹,因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来.
另一方面,不与辐射耦合的暗物质,其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍.在普通物质脱耦之后,已经成团的暗物质就开始吸引普通物质,进而形成了我们现在观测到的结构.因此这需要一个初始的涨落,但是它的振幅非常非常的小.这里需要的物质就是冷暗物质,由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名.
在开始阐述这一模型的有效性之前,必须先交待一下其中最后一件重要的事情.对于先前提到的小扰动（涨落）,为了预言其在不同波长上的引力效应,小扰动谱必须具有特殊的形态.为此,最初的密度涨落应该是标度无关的.也就是说,如果我们把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和,那么所有正弦波的振幅都应该是相同的.暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱（其谱指数n=1）.WMAP的观测结果证实了这一预言,其观测到的结果为n=0.99±0.04.
暗物质湮灭
科学家表明：一些不明来源的高能粒子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的.
约翰-卫菲尔介绍说,在进行暗物质的数据监测时,他们在南极洲上空释放了一个载有粒子监控设备的探测气球,并最终得到了令科学家们感到满意的暗物质粒子数据.美国“南极长周期气球项目”的最主要目标就是在空间观测高能宇宙线.科学家们早在1998年就提出可对其探测设备进行一定程度的改进,该探测器将可以同时观测高能电子和伽马射线.2000年,重达2吨的探测器在南极洲正式升空并进行观测,这是世界上首次对高能电子进行高分辨观测.科学家表示,以往学界普遍认为高能电子来源于超新星遗迹,并建立了太阳系高能电子流量模型.但在南极洲的第一次观测结果表明,高能电子流量在3000亿至8000亿电子伏特能量区间远远超出了模型预计流量.这就意味着宇宙高能电子还有别的“起源”.
科学家们表示,高能电子究竟来自何处存在很多种可能,经过分析,他们发现观测结果与目前暗物质理论模型相吻合,表明这些不明来源的高能粒子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的.这样的研究结果让科学家们感到非常激动,但研究小组组认为还需要对这一结果进行多次观测验证.为了进一步证实研究结果,此后的7年间,科学家们不断改进设备和观测方法的基础上,又在南极进行了2次成功观测.加上此前的观测,他们共观测到3000多万个宇宙线粒子,经过层层筛选,他们最终找到210个高能电子.这些结果均与第一次观测结果吻合,让研究人员对自己的观测结果确信无疑.
这些高能电子的能谱流量与目前暗物质理论预言的粒子模型吻合,所得到的低能参数也与欧洲与俄罗斯耗费数亿美元研制的、专门用于寻找暗物质粒子湮灭证据的磁谱仪探测器PAMELA所得到的结果完全吻合.这就表明这些不明来源的高能电子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的.目前高能电子的观测精度还可以进一步提高,并不排除这些不明来历的高能电子来自于太阳系附近的特殊天体.即使这样,这也是人类第一次直接观测到来自于“特殊天体”的高能电子.科学家表示,他们的研究目前才刚刚开始,要想得出最终的结论还有很长的路要走.今后,研究小组将进一步提高观测设备精度,以期得出更加翔实的数据并找到更为充分的证据.