什么是暗物质?研究暗物质对人类来说有什么用呢?

发布网友发布时间：2022-04-26 16:38

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懂视网时间：2022-06-01 04:44

暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、牛顿万有引力的现象、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型（ΛCDM模型）可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%、占宇宙总质能的26.8%。

一种被广泛接受的理论认为，组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”（weakly interacting massive particle, WIMP），其质量和相互作用强度在电弱标度附近，在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得观测到的剩余丰度。此外，也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的，例如轴子（axion），惰性中微子（sterile neutrino）等。

暗物质的存在已经得到了广泛的认同,然而对暗物质属性了解很少。已知的暗物质属性仅仅包括有限的几个方面：

热心网友时间：2022-06-01 01:52

如果你要问，如今对哪些现象的研究，可以大大加快科学理论的进程，那一般来说会有这么几个，它们分别是：暗物质、暗能量、引力波、中微子、希格斯玻色子等等。如今，各国也在大力发展这些领域的研究。

在这种领域当中，暗物质是已经有比较靠谱的理论，只是要验证理论比较困难。而中微子、希格斯玻色子、引力波则是需要实验物理学家进一步提高设备精度，获取更多的信息并继续迭代如今的理论。而暗能量则是完全的“混乱”，在学术界有数不清楚的“暗能量”假说，但具体哪个靠谱，一时半会都很难会有结果。

今天，我们就先来聊一聊：暗物质到底是什么？

首先，暗物质到底存在不存在？这件事情目前来看，科学家是确定它的存在，但并不是说它就一定是存在，在某程度上说，如果现在的引力理论，也就是广义相对论出现一些瑕疵，就有可能导致暗物质的分析是有误的。不过，这都是后话了。

不过，我们可以先下一个定义，暗物质其实是指一类现象。那这类现象到底是什么呢？

话说，在上个世纪30年代，两位天文学界的大神都发现了一些和目前引力理论不匹配的现象，这个现象归结起来就是说，星系中的恒星按理论来说，应该是距离星系中心越近的天体，运动速度越快，距离越远的，速度越慢。可实际观测下来，科学家发现，星系周围的天体并不符合这样的规律，距离星系中心比较远的天体，依然可以跑得很快。

可我们要思考一个问题，如果距离星系中心远的天体速度远比理论值更高，这就说明所需要牵引住它的引力就越大。可能这并不太好理解，我们可以举个例子，如果你有个有线的耳机，这时候你把它甩起来，你就会发现，当然你甩得越快时，你所需要的拉住耳机的力就越大，否则耳机就会被你甩出去。

太阳系在银河系当中，按照理论计算，科学家发现太阳系绕着银河系质心的运动速度应该是160km/s，但实际的观测的结果却是240km/s。

所以，一定是存在着某种物质提供了额外的引力，拉着了太阳系，否则按照目前的计算，如果以240km/s的速度运动，太阳系一定会被甩出去。于是，科学家假设了存在一种我们看不见的物质，它提供了额外的引力，并且把它命名为：暗物质。

暗物质到底是什么？

上世纪50年代前后，科学家利用大型对撞机，撞出了100多种粒子，同时他们还发现了宇宙中存在着4种作用力，分别是强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用，引力。于是，科学家将这些粒子以及四大作用中的强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用统一了起来，建立了粒子物理学标准模型。而暗物质呢？

目前科学家认为，构成暗物质的粒子不属于这个模型中的任何一种粒子。也就是说，暗物质不会参与到电磁相互作用，强相互作用，仅有微乎其微的概率可能发生弱相互作用。它主要参与的其实就是引力，所以它应该是有质量的。

而且，主流科学界认为，暗物质粒子很“懒”，这个懒说的其实是它运动得和缓慢。如果从微观世界中来看温度，温度的本质其实是微观粒子的热运动。整体上，微观粒子运动得越剧烈，温度就会越快，相反，微观粒子运动得越不剧烈，温度就越低。

科学家认为，构成暗物质的粒子属于后者，也就是微观粒子运动得比较缓慢，属于温度比较低的这种情况，所以，如今的暗物质模型被称为冷暗物质模型。这里的“冷”指的就是温度低，“暗”指的就是看不到。看不到的原因其实和它不参与电磁相互作用有关，我们人类其实主要是通过电磁相互作用来观测的。（只有极少数用引力波观测）

以上就是科学家对于暗物质的理论分析。可能你要问了，那暗物质有什么用？

实际上，你可以把它理解成星系的粘合剂。科学家发现，凡是大型的星系基本都有暗物质，如果没有这些暗物质，这些星系中天体不可能跑得这么快。如果我们假设这些暗物质突然全消失了，那这些星系中的天体就会沿着轨道切线飞出，也就是说，整个星系就会分崩离析。因此，正是暗物质的存在，才使得星系得以聚合成一个星系。

热心网友时间：2022-06-01 03:10

暗物质是人的肉眼看不见也感觉不到的黑暗的宇宙物质。研究暗物质可以让人类及时的发现宇宙中危险的天体，因为黑洞就是暗物质，如果发现有黑洞出现在地球附近，可能会发生危险。

热心网友时间：2022-06-01 04:45

弄清楚暗物质的组成以及特性，将会对人类未来的生活带来根本性改变。就像100多年前的量子力学，研究暗物质在能源、生命科技、气候、环保、通信等多领域将取得*性的突破，会对大型粒子对撞机在研究基础粒子方面、可控核聚变等诸多领域作出较贡献，影响人们未来的科技生活水平。

热心网友时间：2022-06-01 06:36

暗物质是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见物质，对人类来说可以估算宇宙的平均密度，可以看出宇宙未来的发展趋势，可以反映出地球未来的发展趋势