您现在的位置: 首 页 >> 农业论文 >> 丁肇中团队宣布发现暗物质候选体存在证据

丁肇中团队宣布发现暗物质候选体存在证据

作者:行政管理
出处:www.lunrr.com
时间:2020-01-24
作者:吴月辉资料来源:《人民日报》发布日期:2013年

字体大小选择:中小

丁肇中团队宣布发现暗物质候选者的证据

制图:张方曼

核心阅读

暗物质是一种特殊物质,可能是一种全新的粒子,而不是我们已知的不参与电磁相互作用的粒子

据估计,我们已知的常规物质仅占宇宙组成的4%。暗物质和暗能量分别占23%和73%

。揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论和量子力学之后,理解自然规律的又一次重大飞跃。

在2月18日举行的美国科学进步协会年会上,由麻省理工学院物理学家丁肇中领导的研究小组宣布阿尔法磁谱仪已经发现弱作用重粒子(WIMP)存在的证据,WIMP是暗物质的候选。丁肇中说,一篇关于暗物质的研究论文将在未来两到三周内发表,详细阐述这项研究的进展。据报道,在丁肇中看来,研究结果是朝着理解暗物质迈出的重要一步,但它们并不是最终答案。

无论阿尔法磁谱仪这次是否发现了暗物质,来自世界各地的科学家都希望暗物质的起源问题能够变得更加清晰。

23%的“未知”物质

人类已知的常规物质仅占宇宙的4%,而未知领域的暗物质占23%

什么是暗物质?在回答这个问题之前,让我们回顾一段有趣的历史。

自从牛顿发现万有引力定律以来,人们就试图用万有引力理论来解释太阳系中行星运动的规律。虽然万有引力的解释在开始时非常成功,但是在解释天王星的运动时却无法获得令人满意的结果。天王星的运动规律明显不同于万有引力的预测。法国天文学家勒维烈和英国天文学家亚当斯(J.C.Adams)推测天王星的异常可能不是由于万有引力定律,但当时太阳系中仍有一颗行星没有被发现。这颗行星的重力导致天王星偏离其最初的预期轨道。根据他们的预测,这颗行星海王星于1846年被杰加勒发现。

“根据另一颗未被发现的行星的异常运动推测其存在,这与我们今天对暗物质的理解非常相似。”中国科学院高能物理研究所研究员毕晓军说。

大约80年前,天文学家意外地发现,一些星系团中的星系移动速度比预期的要快。这些发光物质产生的引力场(当时,人们还没有发现星系团中有大量的x光气体,而星系团中普通物质的主体)根本无法束缚它们。因此,每个人都推测在这些星系团中应该有一种看不见的神秘物质,它也对重力有贡献,并将星系拉在一起。

“虽然我们从未直接‘看到’宇宙中这种物质的存在,但我们发现了它的引力效应对其他可见物质运动的影响,这就是为什么我们得出这种物质存在于宇宙中的结论。”毕晓军说道。

在接下来的几十年里,各种天文观测间接地证明了这种物质的存在。

目前,人们普遍认为它们是一种特殊的物质,可能是除已知粒子(如质子、电子、中子等)之外的全新粒子。)不参与电磁相互作用。

“这种物质不发光,也就是说,它不发射电磁波,所以看不见。所以我们称之为暗物质。”中国科学院高能物理研究所研究员、博士生导师张新民说:“暗物质和普通物质一样,有引力效应。这种引力效应允许天文学家在太空中发现暗物质,占宇宙的23%,另外73%是暗能量。然而,只有4%的“常规物质”构成了我们周围的世界。”

第一个问题

暗物质是现代物理学中最大的乌云。研究它有助于理解星系的演化和物质组成的规律。

虽然人们长期以来一直怀疑暗物质的存在,但暗物质粒子从未被清晰地探测到,因此暗物质的性质还不能确定。

目前,寻找暗物质粒子,研究暗能量的物理性质,探索宇宙起源和演化的奥秘,将粒子物理学和宇宙学结合起来,已经成为21世纪天文学和物理学发展的重要趋势。世界各国正在集中人力、物力和财力解决关键问题,并就这一重大跨学科课题开展研究。

2004年8月,美国国家科学技术委员会公布的物理学和天文学发展战略列出了新世纪需要解决的11个难题,其中“什么是暗物质”和“暗能量的本质是什么”分别排名第一和第二。

那么,探测和研究暗物质有什么意义呢?

诺贝尔奖获得者李政道教授多次指出:“暗物质是20世纪末21世纪初笼罩现代物理学的最大乌云。这将预示着物理学的另一场革命。”

事实上,许多物理学家和天文学家开始有这种预感:今天的物理学状况与19世纪末20世纪初相对论和量子理论诞生时非常相似。

”经过一百年的轮回,人类对物质世界的理解再次处于十字路口,暗物质是一个关键的突破。因此,可以说揭开暗物质之谜将是继哥白尼日心说、牛顿万有引力定律、爱因斯坦相对论和量子力学之后,人们对自然规律理解的又一次重大飞跃。”国家天文台研究员秦波说。

张新民进一步解释了这一点。

“对于宇宙中4%的物质,即所谓的普通物质,我们已经建立了一套非常完整的理论,即所谓的标准模型来描述它。然而,标准模型不能描述宇宙中暗物质的现象。这表明我们仍然需要对物质的基本成分和结构进行进一步的深入研究。然而,暗物质是目前突破标准模型的最确定的观测现象。理解暗物质的性质可能会引导我们进入更深更细的基本粒子结构和更深更基本的物质组成规律。另一方面,了解暗物质的性质对于我们理解宇宙演化过程中如何形成星系和星系团等大规模结果也具有重要意义。

Catch“220公里/秒”

暗物质以220公里/秒的速度高速运动,它与普通物质的相互作用很弱,很难被探测到。抓住它需要“从天堂到地球”,

暗物质之所以“黑暗”,不仅因为它不发光,还因为它太难以捉摸。

“每天可能有数万亿个暗物质高速穿过你的身体,没有留下任何痕迹,让你完全感受到它。”张新民做了一个比较。56颗半自动步枪子弹的射出速度是每秒700米,而这些暗物质粒子的移动速度是每秒220公里,是前者的300倍。

如何“捕捉”暗物质?

首先,科学家们对这种物质的可能形式进行了许多理论推测,例如惰性中微子暖暗物质、引力子暖暗物质、阿辛冷暗物质等。

张新民说:“目前,最受粒子物理学家研究和青睐的暗物质模型是所谓的弱相互作用重粒子。这种粒子具有可探测性,主要是因为它与普通物质的相互作用很弱。相比之下,对于许多其他暗物质模型来说,因为它们与普通物质的相互作用较弱,所以在目前的实验水平上不太可能检测到它们。”

然后,科学家们想出了许多实际检测的实验方法。

最初的方法是天文观测,但它没有回答“什么是暗物质”。后来,人们采用了间接检测和直接检测。前者是探测暗物质碰撞产生的普通物质粒子信号,通常由地面或太空望远镜探测到。后者是原子核和暗物质碰撞产生的信号。在地面上,由于大量宇宙射线,这些信号会干扰直接探测并影响其识别能力。因此,地下实验室可以帮助探测器“阻挡”干扰,让它“平静下来”工作。

“丁肇中团队使用的阿尔法磁谱仪2 (AMS-02)当然是目前最灵敏、最复杂、最昂贵的暗物质探测设备,代表了当今科学实验的最高技术手段。在此之前,我们已经在不同的实验中看到了一些“异常”的迹象。人们怀疑这些是暗物质信号。然而,由于实验灵敏度不够,这些迹象不能被确认为暗物质信号。”毕晓军说道。

除了阿尔法磁谱仪,其他实验,如瑞士大型强子对撞机进行的实验和中国四川金平深埋地下的暗物质探测器实验,也在进行中。他们可能在不久的将来有新的发现。

“世界各地的暗物质探测实验正在蓬勃发展。未来10到20年将是暗物质探测的黄金时代,肯定会有突破。”秦伯说。(原标题:暗物质,我们周围看不见的“居民”)

阅读更多

国际社会关注中国最深的暗物质实验

太空中最昂贵的实验将返回第一数据:或发现暗物质

特别声明:这篇文章的重印只是为了传播信息,并不意味着代表本网站的观点或确认其内容的真实性;如果其他媒体、网站或个人转载本网站,他们必须保留本网站上注明的“来源”,并承担版权等法律责任。如果作者不希望再版或联系再版费,请联系我们。

最新论文
教育部要求高校进行实验室危险品安全自查
《科学》社论:投资科学是最明智的选择
世卫:新流感若全球蔓延会将警告级别升至六级
北大教授做网瘾课题遭质疑学生称强行上报名单
两项研究进展引争议:糖尿病人该不该服阿司匹林
教育部要求高校进行实验室危险品安全自查
中国逾60高校代表聚津研讨“新工科建设”
丁肇中团队宣布发现暗物质候选体存在证据
中国科学家吴宜灿获欧洲聚变核能创新奖
中国科学家吴宜灿获欧洲聚变核能创新奖
北大教授做网瘾课题遭质疑学生称强行上报名单
2016年度国家重大科研仪器研制项目开始推荐
热门论文
旭日干:当选工程院院士首先必须是科学家
FOB贸易术语下货物在陆运阶段的保险研究
中科院先导专项:超前研究布局服务国家战略
中科院先导专项:超前研究布局服务国家战略
如何提高单招三年级语文教学复习绩效
microRNA对周围神经再生的调节
亚裔团体推动美国政府尽早调查哈佛大学招生歧视
《席泽宗口述自传》出版系统追忆个人学术人生
关于光纤通道航空电子系统容错拓扑可靠性研究
免责的债务承担的协议的效力问题探讨
探讨新时代背景下初中班主任的德育教育策略方法
关于《少年pi的奇幻漂流》的思考
入侵植物春飞蓬的生物检定与化学成分讨论
热门标签
日期归档
2020年01月
2019年12月
2019年11月
2019年10月
2019年09月