什么是暗物质？暗物质是充满宇宙但没有人见过的神秘物质

　　宇宙中超过 80% 的物质是由科学家从未见过的物质组成的。它被称为暗物质，我们只是假设它存在，因为没有它，恒星、行星和星系的行为根本就没有意义。这是我们所知道的，或者更确切地说，是我们认为我们知道的。 什么是暗物质，为什么它是不可见的？
　　暗物质是完全看不见的。它不发射光或能量，因此不能被传统的传感器和检测器检测到。科学家们认为，其难以捉摸的本质的关键必须在于它的成分。
　　可见物质，也称为重子物质，由重子组成——重子是质子、中子和电子等亚原子粒子的总称。科学家们只是推测暗物质是由什么构成的。它可以由重子组成，但也可以是非重子，这意味着由不同类型的粒子组成。
　　大多数科学家认为暗物质是由非重子物质组成的。主要候选 者 WIMPS （弱相互作用的大质量粒子）被认为具有质子质量的十到一百倍，但它们与＂正常＂物质的弱相互作用使它们难以被发现。中微子是比中微子更重、更慢的巨大假设粒子，是最重要的候选者，尽管它们尚未被发现。
　　无菌中微子是另一个候选者。 中微子 是不构成常规物质的粒子。 一条来自太阳 的中微子河流，但由于它们很少与正常物质相互作用，它们穿过 地球 及其居民。
　　已知有三种中微子；第四种，无菌中微子，被提议作为暗物质候选者。无菌中微子只能通过 重力 与常规物质相互作用。
　　密歇根州立大学物理学和天文学副教授、南极洲冰 立方中微子天文台 的合作者泰斯·德扬告诉太空：＂一个悬而未决的问题是，进入每个中微子种类的分数是否存在模式。＂ .com。
　　较小的中性轴子和不带电的光子——都是理论粒子——也是暗物质的潜在占位符。
　　还有 反物质 这种东西，和暗物质不一样。反物质由与可见物质粒子基本相同但电荷相反的粒子组成。这些粒子称为反质子和正电子（或反电子）。当反粒子遇到粒子时，会发生爆炸，导致两种物质相互抵消。因为我们生活在一个由物质构成的 宇宙 中，很明显周围没有那么多反物质，否则就什么都没有了。与暗物质不同，物理学家实际上可以在他们的实验室中制造反物质。
　　为什么我们认为暗物质存在？
　　但如果我们看不到暗物质，我们怎么知道它存在呢？答案是重力，由物质构成的物体所施加的力与它们的质量成正比。自 1920 年代以来，天文学家就假设宇宙必须包含比我们所能看到的更多的物质，因为似乎在宇宙中发挥作用的引力似乎比仅可见物质所能解释的要强。
　　＂星星的运动告诉你有多少物质，＂耶鲁大学研究员彼得·范多库姆 在一份声明中 说。＂他们不在乎问题是什么形式，他们只是告诉你它就在那里。＂
　　天文学家在 1970 年代检查螺旋 星系 时预计会看到中心的物质比外缘移动得更快。相反，他们发现两个位置的 恒星 以相同的速度行进，这表明星系包含的质量比可见的要多。
　　对椭圆星系内气体的研究也表明需要比可见物体更多的质量。如果星系团所包含的唯一质量是常规天文测量可见的质量，它们就会飞散。
　　不同的星系似乎包含不同数量的暗物质。2016 年，范多库姆领导的一个团队发现了一个名为 蜻蜓 44 的星系，它似乎几乎完全由暗物质组成。另一方面，自 2018 年以来，天文学家发现了几个 似乎完全没有暗物质的星系 。
　　引力不仅影响星系中恒星的轨道，还影响光的轨迹。著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在 20 世纪初表明，宇宙中的大质量物体由于其引力而弯曲和扭曲光。这种现象称为 引力透镜 。通过研究光是如何被星系团扭曲的，天文学家已经能够绘制出宇宙中暗物质的地图。
　　今天，绝大多数天文学界都承认暗物质的存在。
　　＂一些天文测量证实了暗物质的存在，导致全世界都在努力在极其敏感的探测器中直接观察暗物质粒子与普通物质的相互作用，这将证实它的存在并阐明它的特性，＂格兰萨索意大利国家实验室（LNGS） 在一份声明中说 。＂然而，这些相互作用非常微弱，以至于到目前为止它们都逃脱了直接检测，迫使科学家们建造越来越灵敏的探测器。＂
　　尽管所有证据都指向暗物质的存在，但也有可能根本不存在这样的东西，并且描述 太阳系 内物体运动的万有引力定律需要修改。
　　暗物质似乎以网络状分布在宇宙中，在纤维相交的节点处形成了星系团。通过验证太阳系内外的引力作用相同，研究人员为暗物质和暗能量的存在提供了额外的证据。 （图片来源：WGBH）
　　暗物质从何而来？
　　暗物质似乎以网状分布在整个宇宙中，在纤维相交的节点处形成了星系团。通过验证太阳系内外的引力作用相同，研究人员为暗物质的存在提供了额外的证据。（事情甚至更复杂，因为除了暗物质之外，似乎还有 暗能量 ，这是一种无形的力量，负责对抗重力的宇宙膨胀。）
　　但是暗物质从何而来？显而易见的答案是我们不知道。但是有一些理论。 2021 年 12 月发表在《天体物理学杂志》上的一项研究 认为，暗物质可能集中在 黑洞 中，黑洞是通往虚无的强大大门，由于它们的极端引力，它们会吞噬附近的一切。因此，暗物质将与我们今天所看到的宇宙的所有其他构成元素一起 在 大爆炸中产生。
　　白矮星 和 中子星 等恒星残骸也被认为含有大量暗物质，所谓的 自有矮星 也是如此，这些失败的恒星没有积累足够的物质来启动核聚变.
　　科学家如何研究暗物质？
　　既然我们看不到暗物质，我们真的可以研究它吗？有两种方法可以更多地了解这个神秘的东西。天文学家通过观察宇宙中物质的聚集和物体的运动来研究宇宙中暗物质的分布。另一方面，粒子物理学家正在寻求探测构成暗物质的基本粒子。
　　安装在国际空间站上的一项名为 阿尔法磁谱仪 (AMS) 的实验可以检测宇宙射线中的反物质。自 2011 年以来，它已被超过 1000 亿条宇宙射线击中，为了解穿越宇宙的粒子组成提供了迷人的见解。
　　＂我们测量了过量的正电子（电子的反物质对应物），这种过量可能来自暗物质，＂AMS 首席科学家、麻省理工学院诺贝尔奖获得者 Samuel Ting 告诉 Space.com。＂但目前，我们仍然需要更多数据来确保它来自暗物质，而不是来自一些奇怪的天体物理学来源。这将需要我们再运行几年。＂