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惊喜:科学家可能探测到暗物质粒子

(2010-02-24 10:31:13)
标签:

科技

暗物质

星系团

兹威基

宇宙

杂谈

分类: 科普小文

 

昨天上网看到一条令人惊喜万分的消息:据英国《每日邮报》2月15日报道,美国佛罗里达大学科学家近日宣称,他们已首次探测到暗物质粒子。据研究人员介绍,在美国明尼苏达州北部的索丹铁矿中,位于地面之下2000英尺(约合610米)的高灵敏度探测仪近日捕捉到两个“暗物质粒子”的踪迹。科学家们认为,这次探测到的事物应该有四分之三的可能是暗物质粒子,而不是背景噪音。

可能有许多人不知道,在茫茫宇宙中,科学家们所能看见的天体仅占5%,而占95%的是看不见摸不着的东西,那就是暗物质和暗能量。

科学家是怎么发现暗物质存在的呢?

我们今天所说的暗物质,是在70多年前由瑞士天文学家弗里兹·兹威基发现的。兹威基在研究中发现,大型星系团中的星系具有极高的运动速度,而要维持这种极高速度,并且使星系团不分离,星系团的质量必须是其中所有恒星质量——这是我们可以观察到和计算出来的数值的100倍以上,否则星系团根本无法束缚住这些星系。这说明在星系团中,我们所看到恒星只占星系团质量极小部分,而绝大部分是看不到的东西。 1930年初兹威基发表了一个惊人结果:在星系团中,看得见的星系只占总质量的1/300以下,而99%以上的质量是看不见的。不过当时,兹威基的结果许多人并不相信。

到了20世纪70年代,出现了大量的多方面的证据,导致天文学界终于普遍接受了暗物质的存在。这其中有一个特别令人信服的证据,就是测量物体围绕星系转动的速度。我们知道,根据人造卫星运行的速度和高度,就可以测出地球的总质量。根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离,就可以测出太阳的总质量。同理,根据物体(星体或气团)围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离,就可以估算出星系范围内的总质量。这样计算的结果发现,星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和。结论就是:星系里一定有看不见的暗物质。

我们现在虽然已经确定了暗物质的存在,而且是整个宇宙的绝大多数物质,但是不可思议的是,我们到目前为止无法得知这些物质到底是什么。这个重大而又难解的问题可以称得上是21世纪物理学之谜。

我国很重视宇宙暗物质和暗能量的研究。最近,中国科学院发布了《创新2050:科学技术与中国的未来》,这里面介绍了中国未来40年内希望突破的四个基本科学问题,其中,暗物质与暗能量被列为第一个重大的科学问题。

目前,在具体开展研究方面,我国除了独自或者与国外合作开展空间探测以外,现在已计划在四川西昌附近的锦屏山建设地下实验室,开展暗物质直接探测工作。锦屏山地下实验室建在隧道里,上面是2500多米厚的山体岩石,是世界第二深的隧道,可以有效地屏蔽宇宙线辐射。这样屏蔽了宇宙线辐射后,就可以放入高灵敏度探测器进行探测和研究了。

正像19世纪的人想象不出20世纪的新科技一样,21世纪对暗物质和暗能量的研究,也可能产生令今天的人类无法想象的新发明。

所以,科学家这次如果真的探测到暗物质粒子(因为消息说只有四分之三的可能),无疑是重大的物理学发现,其伟大的意义是不言而喻的。

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