正自思量間，華楓聽(tīng)到耳邊有人說(shuō)話(huà)“小子，算你有點(diǎn)悟性，實(shí)不相瞞，我就是那曾鬧上天宮的齊天大圣孫悟空。至于現(xiàn)在，我在曙光學(xué)院的身份是孫行。我看你體質(zhì)異于常人，和我這天地生長(zhǎng)的靈明石猴頗有相像之處?！?/br>
    “你是……孫悟空？”華楓有點(diǎn)不可思議的驚訝道。

    因?yàn)椴还茉趺礃?，孫悟空在任何一個(gè)華夏人的心里都是超級(jí)英雄的存在，他從未想過(guò)有一天會(huì)真的在現(xiàn)實(shí)中遇見(jiàn)神話(huà)中的人物。

    “好了，別那么驚訝，這個(gè)世界上你不了解的事情還有很多，現(xiàn)在我需要你知道一種叫做暗物質(zhì)的東西。”孫悟空緊接著說(shuō)道。

    華楓感覺(jué)到大量的信息沖進(jìn)腦子里暗物質(zhì)（darkatter）是理論上提出的可能存在于宇宙中的一種不可見(jiàn)的物質(zhì)，它可能是宇宙物質(zhì)的主要組成部分，但又不屬于構(gòu)成可見(jiàn)天體的任何一種目前已知的物質(zhì)。大量天文學(xué)觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)的疑似違反牛頓萬(wàn)有引力的現(xiàn)象可以在假設(shè)暗物質(zhì)存在的前提下得到很好的解釋。

    現(xiàn)代天文學(xué)通過(guò)天體的運(yùn)動(dòng)、引力透鏡效應(yīng)、宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)的形成、微波背景輻射等觀測(cè)結(jié)果表明暗物質(zhì)可能大量存在于星系、星團(tuán)及宇宙中，其質(zhì)量遠(yuǎn)大于宇宙中部可見(jiàn)天體的質(zhì)量總和。結(jié)合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（Λcd模型）可確定宇宙中暗物質(zhì)占部物質(zhì)總質(zhì)量的85。

    目前一種被廣泛接受的理論認(rèn)為，組成暗物質(zhì)的是“弱相互作用有質(zhì)量粒子”（weaklyterabsp; assiveparticle,wip），其質(zhì)量和相互作用強(qiáng)度在電弱標(biāo)度附近，在宇宙膨脹過(guò)程中通過(guò)熱退耦合過(guò)程獲得目前觀測(cè)到的剩余豐度。此外，也有假說(shuō)認(rèn)為暗物質(zhì)是由其他類(lèi)型的粒子組成的，例如軸子（axion），惰性中微子（sterilero）等。

    最早提出“暗物質(zhì)”可能存在的是天文學(xué)家卡普坦（jabkapteyn），他于1922年提出可以通過(guò)星體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)間接推斷出星體周?chē)赡艽嬖诘牟豢梢?jiàn)物質(zhì)。1932年，天文學(xué)家?jiàn)W爾特（janoort）對(duì)太陽(yáng)系附近星體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了暗物質(zhì)研究。然而未能得出暗物質(zhì)存在的確鑿結(jié)論。1933年，天體物理學(xué)家茲威基（fritzicky）利用光譜紅移測(cè)量了后發(fā)座星系團(tuán)中各個(gè)星系相對(duì)于星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)速度。

    利用位力定理，他發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)中星系的速度彌散度太高，僅靠星系團(tuán)中可見(jiàn)星系的質(zhì)量產(chǎn)生的引力是無(wú)法將其束縛在星系團(tuán)內(nèi)的，因此星系團(tuán)中應(yīng)該存在大量的暗物質(zhì)，其質(zhì)量為可見(jiàn)星系的至少百倍以上。

    史密斯（ssith）在1936年對(duì)室女座星系團(tuán)的觀測(cè)也支持這一結(jié)論。不過(guò)這一概念突破性的結(jié)論在當(dāng)時(shí)未能引起學(xué)術(shù)界的重視。1939年，天文學(xué)家巴布科克（horabsp; wbabck）通過(guò)研究仙女座大星云的光譜研究，顯示星系外圍的區(qū)域中星體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)比通過(guò)開(kāi)普勒定律預(yù)期的要大，對(duì)應(yīng)于較大的質(zhì)光比。

    這暗示著該星系中可能存在大量的暗物質(zhì)。1940年奧爾特對(duì)星系ngc3115外圍區(qū)域星體運(yùn)動(dòng)速度的研究，指出其總質(zhì)光比可達(dá)約250。1959年凱恩（fdkahn）和沃特（lwoltjer）研究了彼此吸引的仙女座大星云和銀河系的之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)相互它們靠近的速度和彼此間的距離，推論出我們?nèi)祟?lèi)所處的本星系團(tuán)中的暗物質(zhì)比可見(jiàn)物質(zhì)的質(zhì)量約大十倍。

    暗物質(zhì)存在的一個(gè)重要證據(jù)來(lái)自于1970年魯賓（verarub）和福特（kentford）對(duì)仙女座大星云中星體旋轉(zhuǎn)速度的研究。利用高精度的光譜測(cè)量技術(shù)，他們可以探測(cè)到遠(yuǎn)離星系核區(qū)域的外圍星體繞星系旋轉(zhuǎn)速度和距離的關(guān)系。

    按照牛頓萬(wàn)有引力定律，如果星系的質(zhì)量主要集中在星系核區(qū)的可見(jiàn)星體上，星系外圍的星體的速度將隨著距離而減小。

    但觀測(cè)結(jié)果表明在相當(dāng)大的范圍內(nèi)星系外圍的星體的速度是恒定的。這意味著星系中可能有大量的不可見(jiàn)物質(zhì)并不僅僅分布在星系核心區(qū)，且其質(zhì)量遠(yuǎn)大于發(fā)光星體的質(zhì)量總和。1973年羅伯茲（sroberts）和羅茲（ahrots）運(yùn)用21厘米特征譜線(xiàn)觀測(cè)技術(shù)探測(cè)仙女座大星云外圍氣體的速度分布，也從另一角度證實(shí)了這一結(jié)論。

    1980年代，出現(xiàn)了一大批支持暗物質(zhì)存在的新觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括觀測(cè)背景星系團(tuán)時(shí)的引力透鏡效應(yīng)，星系和星團(tuán)中熾熱氣體的溫度分布，以及宇宙微波背景輻射的各向異性等。暗物質(zhì)存在這一理論已逐漸被天文學(xué)和宇宙學(xué)界廣泛認(rèn)可。

    根據(jù)已有的觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，暗物質(zhì)的主要成分不應(yīng)該是目前已知的任何微觀基本粒子。當(dāng)今的粒子物理學(xué)正在通過(guò)各種手段努力探索暗物質(zhì)粒子屬性。

    盡管暗物質(zhì)尚未被直接探測(cè)到，但已經(jīng)有大量證據(jù)表明其大量存在于宇宙中，例如，

    星系旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)與彌散速度分布

    星系旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)描述了漩渦星系中可見(jiàn)天體的環(huán)繞速度和其距離星系中心距離的關(guān)系。根據(jù)對(duì)漩渦星系中可見(jiàn)天體質(zhì)量分布的觀測(cè)以及萬(wàn)有引力定律的計(jì)算，靠外圍的天體繞星系中心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)當(dāng)比靠中心的天體更慢。

    然而對(duì)大量漩渦星系旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)的測(cè)量表明，外圍天體的運(yùn)行速度與內(nèi)部天體近乎相同，遠(yuǎn)高于預(yù)期。

    這暗示著這些星系中存在著質(zhì)量巨大的不可見(jiàn)的物質(zhì)。結(jié)合位力定理，可以通過(guò)星系中可見(jiàn)天體的彌散速度分布計(jì)算出星系中的物質(zhì)分布。

    這種方法同樣適用于測(cè)量橢圓星系和球狀星團(tuán)的物質(zhì)分布。結(jié)果表明，除個(gè)別以外，大部分星系和星團(tuán)的物質(zhì)分布都與觀測(cè)到的可見(jiàn)物質(zhì)的分布不符，可見(jiàn)物質(zhì)的質(zhì)量?jī)H占星系和星團(tuán)總質(zhì)量的較小部分。

    星系團(tuán)觀測(cè)

    星系團(tuán)的質(zhì)量分布主要可以通過(guò)三種不同的手段得出

    1、觀測(cè)星系團(tuán)中的星系的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)引力理論計(jì)算得到。

    2、觀測(cè)星系團(tuán)產(chǎn)生的x射線(xiàn)。星系團(tuán)中普遍存在能發(fā)射出x射線(xiàn)的熾熱氣體，當(dāng)氣體在星系團(tuán)引力場(chǎng)中達(dá)到流體力學(xué)平衡后，可通過(guò)其溫度推測(cè)出星系團(tuán)的質(zhì)量分布。

    3、引力透鏡（gravitationallensg）效應(yīng)。根據(jù)廣義相對(duì)論，來(lái)自星系團(tuán)背后的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)大質(zhì)量星系團(tuán)時(shí)會(huì)發(fā)生彎折，這與光學(xué)中的透鏡類(lèi)似?？梢桓鶕?jù)背景光線(xiàn)的彎折程度，推算出星系團(tuán)中物質(zhì)的分布。這三種方法互不影響，相互佐證，使得星系團(tuán)觀測(cè)成為研究暗物質(zhì)的重要手段。目前這些觀測(cè)一致表明星系團(tuán)中物質(zhì)的總質(zhì)量遠(yuǎn)超出其中可見(jiàn)物質(zhì)的總質(zhì)量。

    宇宙微波背景輻射

    在宇宙尺度上，通過(guò)對(duì)宇宙中微波背景輻射（ibsp; icrowavebackgroundradiation）各向異性的精細(xì)觀測(cè)，可以確定出宇宙中暗物質(zhì)的總量。目前的觀測(cè)表明宇宙總能量的268由暗物質(zhì)貢獻(xiàn)，構(gòu)成天體和星際氣體的常規(guī)物質(zhì)只占49，其余683為推動(dòng)宇宙加速膨脹的暗能量。

    大型計(jì)算機(jī)對(duì)宇宙演化的n－體引力模擬顯示，無(wú)碰撞的低速暗物質(zhì)粒子在引力作用下逐步聚集成團(tuán)，這一過(guò)程能形成我們今天看到的大尺度結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的暗物質(zhì)分布具備普適的質(zhì)量分布。低速運(yùn)動(dòng)的暗物質(zhì)有利于大尺度結(jié)構(gòu)的形成。而高速運(yùn)動(dòng)的粒子趨向于抹平結(jié)構(gòu)。因此不支持中微子作為主要的暗物質(zhì)粒子候選者。

    暗物質(zhì)的存在已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)同,然而目前對(duì)暗物質(zhì)屬性了解很少。目前已知的暗物質(zhì)屬性?xún)H僅包括有限的幾個(gè)方面

    1、暗物質(zhì)參與引力相互作用，所以應(yīng)該是有質(zhì)量的，但單個(gè)暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量大小還不能確定；

    2、暗物質(zhì)應(yīng)是高度穩(wěn)定的，由于在宇宙結(jié)構(gòu)形成的不同階段都存在暗物質(zhì)的證據(jù)，暗物質(zhì)應(yīng)該在宇宙年齡（百億年）時(shí)間尺度上是穩(wěn)定的；

    3、暗物質(zhì)基本不參與電磁相互作用，暗物質(zhì)與光子的相互作用必須非常弱，以至于暗物質(zhì)基本不發(fā)光；暗物質(zhì)也基本不參與強(qiáng)相互作用，否則原初核合成的過(guò)程將會(huì)受到擾動(dòng)，輕元素豐度將發(fā)生改變，將導(dǎo)致與當(dāng)前的觀測(cè)結(jié)果不一致。

    4、通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成得知，暗物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該是遠(yuǎn)低于光速，即“冷暗物質(zhì)”，否則我們的宇宙無(wú)法在引力作用下形成目前觀測(cè)到的大尺度結(jié)構(gòu);

    綜合這些基本屬性?？梢缘贸鼋Y(jié)論暗物質(zhì)粒子不屬于我們已知的任何一種基本粒子。這對(duì)當(dāng)前極為成功的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型構(gòu)成挑戰(zhàn)。

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