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[天文] 暗物質粒子為何如此神秘

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發表於 2014-2-6 07:44:00 |只看該作者 |倒序瀏覽

宇宙中充滿了暗物質和暗能量，如果揭開這兩者之謎，我們將發現更多的宇宙奧秘（資料圖片）

暗物質探索是宇宙學研究中極為神秘領域，暗物質占全宇宙質能的26%左右（可能更多），目前科學家對暗物質的探索結果發現天體系統周圍“遍布”暗物質，銀河系周圍存在大量的暗物質團，那麼這些物質是由何種粒子構成的呢？目前的研究發現暗物質只通過引力與周圍物質發生相互作用，不參與其他電磁作用，宇宙存在著大量的暗物質，最近有研究顯示地球周圍或存在一個巨大的暗物質暈，厚度可能接近200公里，另外太陽附近也被認為存在暗物質。

銀河系周圍也存在暗物質，此前有研究對銀河系周圍大約20個衛星天體集群進行觀測，發現它們散布在一個較為完整的平面上，該平面與銀盤形成了一個不偏不倚的角度，銀河系衛星星系分布不尋常的現象被認為與暗物質有關。銀河系中央附近也出現過疑似暗物質粒子的蹤跡，美國國家航空航天局的費米空望遠鏡巡天觀測到可能由大質量弱相互作用的粒子碰撞產生的伽瑪光子，形成了特殊的“光束”。在一次費米空間望遠鏡專題討論會上指出，暗物質粒子可能在130GeV左右，費米空間望遠鏡升空以來已經被用於多個領域的觀測，其中包括對脈沖星和超大質量黑洞的發現任務，探索此類天體與伽瑪射線之間的關系以及暗物質粒子的可能蹤跡。

目前探索暗物質方法有多種，比如采用惰性液體探測器、低溫探測器，進行暗物質搜索實驗需要排除其他幹擾，由於暗物質粒子與其他粒子之間的相互作用極為微弱，因此意大利大薩索山進行的CRESST II實驗就是使用了大山作為屏蔽體，極厚的巖石可稍弱宇宙射線的背景噪聲，探測暗物質粒子裝置中使用了幾十個超低溫的鈣鎢晶體，確切的說是使用了鎢酸鈣晶體，其高靈敏度可用來探測暗物質，當粒子擊中鎢酸鈣晶體的時候，晶體散發出光脈沖，接著高靈敏度的儀器可測量碰撞過程中產生的能量。

此外美國明尼蘇達州CoGeNT暗物質探索計劃位於700米深的地下實驗室，是由一個廢舊的礦井改建而成，使用高純鍺作為探測器來觀測碰撞產生的信號。位於南達科他州的LUX實驗是最靈敏的暗物質探測器之一，但還沒有發現暗物質粒子的確鑿證據，該實驗的核心裝置是一個1.8米高的鈦容器，內部充滿了液態氙氣，並冷卻到零下101攝氏度，如果弱相互作用重粒子與其他粒子發生作用，探測器就能發現其信號。

暗物質如同一扇“黑暗之門”，我們目前所看到的物質只占宇宙質能的很小一部分，宇宙中幾乎被暗能量和暗物質充斥著，科學家已經發現了暗物質對宇宙星系和恒星系統產生的引力效果，弱相互作用重粒子可能就是科學家尋找的暗物質粒子。前不久國際空間站阿爾法磁譜儀（AMS）進行了暗物質探索實驗，研究結果依然沒有取得較大的進展，科學家認為當前的探測設備可能距離暗物質粒子所需的級別還有一段距離。

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