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《科学》美科学家宣称首次探测到暗物质粒子

2010-02-18
暗物质粒子,Wimp粒子,什么是暗物质,暗能量
暗物质粒子 (Dark matter particles),暗物质的性质是宇宙学、粒子物理和引力的核心问题之一。它或许是由宇宙早期产生的不为人知的粒子所组成。对这些粒子的探测以及相关实验技术的研发都取得了长足的进步。

什么是暗物质?什么是暗物质和暗能量


2005年09月26日
暗物质:看不见但有引力

普通物质是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看得着的东西,近如身边的一草一木,远如夜空的繁星点点,都是人们所熟知的。而在65年前,科学家通过天文观测和理论研究发现,其实在宇宙中,除了普通物质之外还存在着神秘的不可视的暗物质。普通物质总是能与光发生相互作用,抑或在一定的条件下自身就能发光。也就是说,即使普通物质藏身于最黑暗的角落,只要人们拿上手电筒照上一照,总能发现它们。但暗物质恰恰相反,它根本不与光发生作用,更不会发光。因为不发光、与光不发生作用,所以在天文上用光的手段绝对看不到暗物质,不管是电磁波、无线电,还是红外射线、伽马射线、X射线,统统这些光的方法都毫无用处。但是暗物质能感觉到,不是靠光,而是靠引力。

现在人们对暗物质的认识是,它起到的惟一的作用就是引力作用。万物之间存在万有引力,暗物质就是通过物质的这一特性才被发现的。赵永恒说,太阳系有九大行星围绕太阳旋转,越往外其转动的速度越低,比如地球绕日速度是每秒30公里,高于火星,而火星的速度又高于位于它之外的木星,这是典型的中间有一颗大恒星的行星系表现。但科学家在观测宇宙其他一些星系(包括银河系)中的恒星运行速度时,发现越往外,围绕中心的速度并不都是衰减下去,而是和内圈恒星的速度差不多。这与越往外,物质越少,引力也越小,速度也应该越低的常规不符。由此可以反推,此时虽然外圈的那些能被直接观测到、数出来的星星数目变少了,但其实内部的物质数量并没有减少,引力也没有变小,只不过观测不到而已,因此这些物质被称为“暗物质”。

那暗物质的物理组成到底是什么?这一问题是目前研究的热点之一。科学家们早先推测它可能由一种不带电的、质量很轻的、数目繁多的中微子构成,中微子的运动速度很快,可称之热暗物质;相对的,候选者还有可能是种质量大的、运动慢、引力大的冷暗物质粒子。天文学家后来在实际的观测和计算当中发现,答案更倾向于后者。冷暗物质粒子很可能是宇宙早期遗留下来的稳定、弱作用的重粒子(WIMP)。

2010年1月11日 日本大阪大学教授细谷裕日前提出一个新理论,认为标准模型预言的希格斯玻色子和充满宇宙空间的暗物质粒子可能是同一种物质。新理论若能得到证实,将在很大程度上改变现有的宇宙理论。

希格斯玻色子和暗物质粒子可能是同一物质


2010-1-11

新理论若能得到证实,将在很大程度上改变现有的宇宙理论

日本大阪大学教授细谷裕日前提出一个新理论,认为标准模型预言的希格斯玻色子和充满宇宙空间的暗物质粒子可能是同一种物质。新理论若能得到证实,将在很大程度上改变现有的宇宙理论。

希格斯玻色子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子,它被认为是物质的质量之源,也是标准模型预言的62种基本粒子中唯一仍未找到的粒子。按照现有理论,希格斯玻色子极不稳定,很容易衰变成其他粒子,而充斥宇宙空间的暗物质粒子则十分稳定。

细谷裕日前在日本一些专业杂志上发表论文指出,宇宙应该不止空间和时间四维,而是有五维以上,各种粒子之间相互作用。从这一假设推论,希格斯玻色子就不会衰变,而可能处于一种不带电荷的稳定存在状态,和暗物质粒子是同一物质。

欧洲大型强子对撞机的重要任务之一就是在希格斯玻色子衰变之际捕捉这种神秘粒子的踪迹,而如果其像细谷裕理论所说的那么稳定,大型强子对撞机就无法观测到它了。

据东京媒体报道,细谷裕曾向2008年诺贝尔物理学奖获得者南部阳一郎描述过他的新理论。南部阳一郎表示,这一理论过去虽无人提出,但具有可能性。

《科学》:美科学家宣称首次探测到暗物质粒子


作者:彬彬 来源:新浪科技

发现两个Wimp粒子踪迹,尚需发现更多以进行确认

北京时间2月15日消息,据英国《每日邮报》报道,神秘的暗物质一直令科学家感到迷惑不解,这种看不见的物质占宇宙质量的大约四分之三。不过,美国佛罗里达大学科学家近日宣称,他们已首次探测到暗物质粒子。

据研究人员介绍,在美国明尼苏达州北部的索丹铁矿中,位于地面之下2000英尺(约合610米)的高灵敏度探测仪近日捕捉到两个“暗物质粒子”的踪迹。科学家们认为,这次探测到的事物应该有四分之三的可能是暗物质粒子,而不是背景噪音。

暗物质是物理学中最神秘的事物之一,它的发现将可能成为近100年来最重大的科学突破。20世纪30年代,天文学家首次意识到,恒星、气体和尘埃只占宇宙质量的一部分。因此,他们得出结论认为,星系本来应该在宇宙中四处游荡并最终土崩瓦解的,除非它们受到某种巨大的、不可见的物质的重力吸引而被固定在一个位置上。

80多年来,科学家们一直争论究竟何为暗物质以及我们为什么看不到它,他们给出了许多种推测和解释,其中最有可能的一个候选物质就是一种被称为“弱相互作用大质量粒子”(Wimp)的微小事物。

在过去九年中,科学家们一直在利用明尼苏达州北部一个名为索丹的废弃铁矿来捕捉Wimp粒子的踪迹。实验动用了30台高灵敏度探测仪,并将温度降低至零下273.1摄氏度。在这种实验环境下,当Wimp粒子撞击一个普通的原子时,这些探测仪将能够捕捉到撞击事件,从而确定Wimp粒子的存在。实验环境之所以被设在如此深的地下铁矿之中,是因为Wimp粒子与其他来自太空的粒子不同,它们可以直接穿越厚厚的地层和岩石。

科学家们近日在《科学》杂志上发表论文称,他们发现了两个Wimp粒子的踪迹。不过他们也承认,要想确认所发现的确实是暗物质粒子,他们必须要继续发现更多这样的粒子。

美国佛罗里达大学科学家塔拉克-萨伯博士介绍说,“许多人相信我们是最接近发现暗物质的,事实上不仅仅是我们,其他实验也是如此。可以预见,在未来五年左右,有人将能够看到关于暗物质更为明显的迹象。”不过,萨伯博士也承认,目前的证据仍然不是足够充分。他说,“一两次实验并不够,次数太少了。”
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