宇宙中的“隐形居民”!暗物质究竟是什么?

宇宙中的“隐形居民”!暗物质究竟是什么?
2021年11月26日 14:19 人民微看点

我们为什么要探测暗物质? 2021年10月22日,北京科技报官方账号发布了中国科学院专家李金做出的相关解释,他讲解道:“首先,暗物质在宇宙当中占了很大的比例,没有它的参加,我们是不可能真正的了解宇宙的演化,因此它是宇宙学当中一个尖端的、最新的、最大的课题。其次,在粒子物理学中我们有很多粒子还不清楚,现在又添加了暗物质粒子,更是我们不了解的,所以我们要了解暗物质粒子,也是物理学当中一个很重要的部分。”

什么是暗物质?

暗物质,通俗地讲就是那些既不发射光,也不吸收和反射光的物质。由于暗物质属于物质范畴,因此和普通物质一样,具有引力效应。

暗物质存在的证据来自于天文观测到的星系和星系团由于引力效应产生的行为。一些证据表明,宇宙的大部分物质由与标准模型之间可能有极弱相互作用的不发光成分组成,因此它们可以逃脱地球实验室的探测。

暗物质的探测方法有哪些?

暗物质理论的正确性需要实验检验。根据当前主要的暗物质理论模型和候选粒子,暗物质实验探测方法主要分为直接探测、间接探测和加速器实验三大类。

暗物质直接探测实验是通过探测暗物质与普通物质相互碰撞后靶核的反冲能量、方向、数量及其随时间的变化等参数和特性来研究暗物质粒子的基本性质。间接探测实验是通过探测暗物质粒子自身衰变或者相互碰撞后湮灭的产物来研究暗物质的基本性质。加速器暗物质实验则通过探测常规粒子在高能对撞下的产物来研究暗物质。

2010年中国首个极深地下实验室——“中国锦屏地下实验室”正式运行,清华大学的盘古计划(CDEX)高纯锗暗物质实验和上海交通大学牵头的熊猫计划(PandaX)液氙暗物质两大实验项目率先入驻,对暗物质进行直接探测。探测暗物质最核心的装置就是高纯锗探测器。传统高纯锗探测器及其谱仪虽然被广泛应用,但要探测暗物质,对锗的纯度要求则更高,课题组需要的锗,其纯度要达到12至13个9。

暗物质能做什么?

紫金山天文台台长常进曾说:“找到暗物质,弄清暗物质和暗能量的性质肯定会使物理学产生突破,那是很了不起的事情,我们今天生活中所用到的手机、电视、电脑都来自于一百年前量子力学那朵乌云的解开。”所以,现阶段我们所做的努力也许并不是为了明天或后天,而是为了更遥远的未来。

指导老师:中国传媒大学 经济与管理学院副教授 于晗

专家:北京工业大学物理学研究员 王雯宇

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