探索暗物质和暗能量之谜(暗物质能量有什么用途)

探索暗物质和暗能量之谜，想要探索暗物质和暗能量的奥秘，首先要了解什么是暗物质和暗能量。

暗物质是一种比电子和光子更小的物质。它不带电荷，不干扰电子，可以穿过电磁波和引力场。它是宇宙的重要组成部分。暗物质的密度很小，但数量巨大，所以它的总质量很大。宇宙质量的26%是暗物质。暗物质无法直接观测到，但它可以干扰恒星发出的光波或引力，可以清晰地感觉到它的存在。到达。

暗能量是一种难以察觉的能量形式，它充满空间并增加宇宙的膨胀率。暗能量占宇宙质量和能量的68.3%。暗能量是一些人的猜想。是指一种充满空间、具有强烈负压的能量。

暗能量和暗物质是能够驱动宇宙运动的看不见的能量。宇宙中所有恒星和行星的运动都是由暗能量和引力驱动的。

暗物质模型

暗物质和暗能量是本世纪的未解之谜

21世纪初科学界最大的谜团是暗物质和暗能量。他们的存在对世界各地的年轻科学家提出了挑战。暗物质存在于人类已知的物质之外。目前人们知道它的存在，但不知道它是什么。它的成分也与人类已知的物质不同。宇宙中，暗物质的能量是人类已知物质能量的五倍以上。

暗能量就更奇怪了。以人类已知的核反应为例。反应前后物质存在微小的质量差异，这种差异转化为巨大的能量。暗能量可以使所有物质质量消失并完全转化为能量。宇宙中的暗能量是已知物质能量的14倍以上。

宇宙之外可能还有很多宇宙

李政道围绕暗物质和暗能量，阐述了他近期文章中讨论的观点。他提出“天外有天”，并指出“因为暗能量的存在，我们的宇宙之外可能存在很多宇宙”、“我们的宇宙正在加速膨胀”、“核能可能与宇宙中暗能量的相变”。

谁最先发现了暗物质？

1915年，爱因斯坦从相对论中得出宇宙的形状取决于宇宙的质量。他相信宇宙是有限且封闭的。如果是这样，宇宙中物质的平均密度必定是5 10 - 30 克每立方厘米。然而迄今为止观测到的宇宙密度却比这个值小100倍。也就是说，宇宙中的大部分物质都是“失踪”的，科学家将这种“失踪”的物质称为“暗物质”。

当一些恒星演化到一定阶段，温度降得很低，无法再输出任何可观测的电磁信号，无法直接观测到时，这样的恒星就会以暗物质的形式出现。这种暗物质可以称为重子物质暗物质。

还有另一种类型的暗物质，它由具有静止质量的中性、稳定的粒子组成。由此类粒子组成的恒星或星际物质不会发射或吸收电磁信号。这种暗物质可以称为非重子暗物质。

引力透镜下观察到的暗物质

阿贝尔2390星系团（图片上半部分）和MS2137.3-2353星系团（图片下半部分）距离我们约20亿光年。上图右半部分的图像是哈勃太空望远镜拍摄的伪彩色照片，而左半部分对应的图像是钱德拉X射线天文台拍摄的X射线图像。虽然在哈勃望远镜的图像中可以看到大量的星系，但在X射线图像中，这些星系却无处可寻。只能看到一个温度高达数百万度的星团，它辐射出热星系团气体的X射线。除了表面上的差异之外，这些观察结果实际上还蕴藏着更重大的谜团。因为右图中星系的总质量加上左边气体的质量，它们产生的重力不足以将这种热气体保持在星系团内。事实上，无论你怎么仔细计算，这些品质都只占“必要品质”的13%！右侧哈勃深场图像中的引力透镜图像还表明，产生这些幻觉所需的质量大于哈勃和钱德拉天文台可以直接看到的质量。天文学家认为，星系团中的大部分物质是“暗物质”，即使是这些敏感的太空望远镜也无法看到。

1930年初，瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人的结果：在星系团中，可见星系占总质量的不到1/300，而99%以上的质量是不可见的。然而，很多人并不相信兹威基的结果。直到1978 年，第一个令人信服的证据来自测量绕星系运行的物体的速度。我们知道，根据人造卫星的速度和高度，可以测量出地球的总质量。根据地球绕太阳公转的速度以及地球与太阳之间的距离，可以测量太阳的总质量。同样，根据绕星系运行的物体（恒星或气体团）的速度以及该物体与星系中心的距离，可以估算出星系内的总质量。这次计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见恒星的质量总和。结论似乎是星系中一定存在看不见的暗物质。那么，暗物质到底有多少呢？据计算，暗物质占宇宙物质总量的20-30%。

天文观测表明，宇宙中存在大量的暗物质，特别是大量的非重子暗物质。根据天文观测估计，重子物质约占宇宙总质量的2%。也就是说，宇宙中可观测到的各种星际物质、恒星、星体、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%，宇宙总质量的98%。物质尚未被直接观察到。宇宙中的非重子暗物质中，冷暗物质约占70%，热暗物质约占30%。

标准模型给出的62种粒子中，只有12种粒子能够稳定独立存在。它们是电子、正电子、质子、反质子、光子、3种中微子、3种反中微子和引力子。这12种稳定粒子中，电子、正电子、质子、反质子都是带电的，不可能是暗物质粒子。光子和引力子的剩余质量为零，它们不可能是暗物质粒子。因此，标准模型给出的62种粒子中，只有3种中微子和3种反中微子可能是暗物质粒子。

20世纪80年代初，美国天文学家阿兰森发现，在距离我们30万光年的天龙座矮星系中，许多碳星（巨大的红星）周围存在稳定的暗物质，也就是说，这些暗物质是严格束缚的。高能热粒子和中等能量的暖粒子很难结合。它们会四处游荡，只有运行速度很慢的“冷粒子”才能被抑制。物理学家认为这是一个“轴子”，一种非常稳定的冷“微米”，质量仅为电子质量的百万分之一。这就是暗物质的轴子模型。

轴子模型是否有效最终需要通过实验来确定。最近，有人提出暗物质可能是一种被称为“宇宙弦”的线状物质，它是在大爆炸后一秒内产生的。它的直径为万亿分之一厘米，质量密度高得惊人，每英寸长约10亿吨。这一理论是否正确还有待科学家进一步研究。

为了探索暗物质的秘密，世界各地的粒子物理学家都在这一领域努力奋斗。他们相信，揭开暗物质奥秘的那一天不会太远。

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