暗物质:中国寻找的地下实验室
天体物理学研究发现,在浩瀚的宇宙空间里, 我们能够观测到的发光星体 (包括发射X射线、γ射线的星体) 的质量仅仅只是宇宙空间里物质总质量的一小部分。
还有很大一部分质量则来自至今我们还没有弄清楚的东西。 这种视而不见又确实存在的东西,我们称它为“暗物质”。
大多数科学家认为,暗物质是一种基本粒子 ,存在于辽阔的宇宙中,就像是一张看不见的大网连接着组成我们宇宙的2万亿星系。
(相关资料图)
如果你能戴上某种能探测到暗物质的面具或护目镜,你会看到每秒有数百万个暗物质穿过你的身体,数百万计,数十亿计的暗物质一直围绕在你身边。
那么科学家们如何确信存在暗物质的呢? 1933年,瑞士裔美国物理学家弗里茨·兹威基在一个名为后发星系团的遥远星系群中追踪一些星系奇怪的运动。
这些星系正以令人费解的速度围绕星团加速,这些星系竟然以每秒1000英里的速度移动。
根据现有的物理理论,在这样的速度下,星系团的星系应该像烟花的火花一样飞舞,而不会仍然束缚在星团中。 兹威基意识到 必须有额外的东西才能束缚这些星系 。这是科学家首次提出暗物质概念。
由于大爆炸发生在138亿年前,我们可以看到一些星系在不同时期的样子。我们从这一切中得到了一些关于暗物质的性质。
暗物质不能像普通物质那样形成任何结构;除过引力以外,暗物质不与自身和任何物质发生相互作用 ,这说明它有一定的质量,质量目前不确定。
它感觉不到强核力,也感觉不到电磁力,如果它能感觉到弱力,那么它会比中微子更弱 !在中微子面前基本就不存在障碍物,它 可以轻松的穿透地球 ,要阻挡住中微子需要大约一光年厚的铅才有可能挡住它的去路。
因此, 暗物质极其蓬松,扩散程度非常高,它想去哪就去哪,没有任何物质可以挡住它, 这意味着即使在我们的太阳系中,在我们星系的中心,暗物质的影响也是不可忽视的。
虽然科学家们已经成功利用一些探测器间接地证明了暗物质的存在,但这只是暗物质的冰山一角, 我们距离完全了解暗物质的本质还很远。
暗物质可以轻松穿过地球,它的存在 会扭曲周围的时空结构,使得光线弯曲并且星系的运动出现变化 。一些科学家担心暗物质会进一步扭曲周围的时空结构,让太阳系或者地球变得不稳定。
除此之外, 一些科学家认为暗物质可能隐藏着致命的危险 。一些假想的暗物质粒子可能会相互作用,产生能量释放,这可能会导致大灾难的发生。
虽然暗物质的危险还未被完全证实,但它的存在和数量均表明,这种物质非常可怕,具有不可预测和潜在的危险 。我们需要加强对宇宙和暗物质的研究,并且为人类的生存保驾护航。
2010年12月12日,“中国锦屏地下实验室”正式揭牌,清华大学暗物质探测实验组率先入驻,采用半导体材料进行探测。
屏蔽宇宙射线的最佳方式,就是将实验室建在地下。 垂直岩石覆盖厚度达2400米的中国锦屏地下实验室内,科研人员在努力聆听暗物质粒子的絮语。
为了寻找暗物质,各个国家纷纷布局了一系列国家级甚至是世界级的实验探测计划,其典型的结果就是: 压低了暗物质的参数上限 。
2021年,中科大 《用基于自旋的放大器搜寻类轴子暗物质》 的论文在《自然·物理学》上线。
彭新华教授研究组与德国科学家合作开发出了一种新型超灵敏量子精密探测技术,用于暗物质的实验直接搜寻, 实验结果比先前的国际最好水平提升了至少五个量级。
科学的每一次重大突破,都会带来现实技术上的提升,对我们未来的发展产生重大影响;同时倘若有一天,暗物质被我们找到并加以利用,说不定就能更进一步的了解宇宙的奥秘了。