暗物質是怎樣的?物質之間有怎樣的作用?人們能否測量暗物質?

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暗物質與其他物質的碰撞

1、宇宙中的暗物質

過去存在兩個星系團,每個星系團都含有一些常規物質,即恆星、行星、氣體、塵埃等,除了這些常規物質外,還包括暗物質,當兩個星系團發生碰撞時,氣體和塵埃會互相碰撞,但暗物質與其他暗物質發生碰撞時,又會發生什麼?

事實上,我們無法發現任何東西,暗物質團會不斷地在彼此之間穿行,就像它們是透明的一樣,當然星系中的恆星也會穿行,但這是因爲它們在太空中太稀少,所以它們不會互相碰撞。

這就是說,當這兩個巨大的物質團相互碰撞時,普通物質團彼此爆炸,所以本質上來說,碰撞使這些星系中的氣體和塵埃脫離,其中的暗物質團相互穿插。上述兩點,就是天文學家發現暗物質存在的兩大證據。

2、人們認識中的暗物質

暗質是很奇怪的,跟我們所熟悉的不一樣,關於暗物質,我們知道以下幾點:第一,它具有質量。第二:看不見。第三,它與普通物質沒有反應。第四:與其它暗物質也沒有反應。第五:不是所有的都在遠處。

暗質通常會聚集在一起形成一個大的物質團,而且它喜歡與星系呆在一起,而且目前還沒有發現在沒有星系的地方有單獨的暗質。這就是說,現在的我們就呆在暗物質裡,想一想就會覺得很奇怪,明明有一種物質在那兒,卻看不見,這就是爲什麼研究暗物質很難,因爲我們跟它沒有任何互動。

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暗物質之間的相互作用

只有一種力量是“暗物質”的一般物質之間的相互作用共有4種方式:第一類:重力。當兩種物質都有質量時,它們會互相吸引。第二類:電磁力。當兩個粒子帶着電荷時,兩個粒子之間就會產生電磁力,電磁力能使兩個物質互相吸引,或使兩個物質互相排斥,這取決於它們帶着的電荷是否相反或相同。

1、人們對於電磁力的舉例

你們不要覺得電磁力離我們的生活太遠了,事實上,我們每天都能感受到這種力,當我們站在地面上而沒有被地球的引力拉着陷進地裡時,你們可能感覺到有地板支撐着你們,這地板支撐着你們的力是什麼?事實上,這就是電磁力,因爲地板上的分子由於電磁力的作用而緊密地結合在一起,而把你的腳排斥了。

2、弱合力作用

這個力在許多方面類似於電磁力,但它很弱。正是由於中微子的這種作用力以及其它粒子的作用,才使得它們之間的相互作用如此微弱,以至於能穿過厚厚的鉛塊而不被減速。熱能雖然非常微弱,但當能量非常高時,這種微弱的力就會變得和電磁力一樣強,事實上,最近的研究已經證明,就是這種微弱的力形成了電磁效應。

這一力,在我們的日常生活中,並不多見,它是在原子核內把質子和中子粘在一起的這種力,如果沒有這一力,原子核內帶正電荷的粒子,就會相互排斥,四散而逃,也就是說,這個強合作用力實際上要比電磁力大得多,才能把質子束縛在一起。然而,由於這個力的特性,使得它的作用範圍很短,一旦兩個質子之間的距離稍大一點,這個力就不存在了。

在這裡,你需要從不同的角度來看這四種作用力,在自然界中,總共存在着四種作用力,我們要將這四種作用力一一找出。實際上並非如此,從某種程度上說,物理和植物學也是如此,我們目前還不知道爲什麼這些力會存在,我們只是記錄下我們所觀察到的,並將它們按四種相互作用方式進行分類,我們現在還不知道,這四種力究竟是不是統一的作用方式,我們甚至不知道由這四種力組成的列表是否是一個完整的列表,只能說,到目前爲止,我們還能用這四種力來解釋每個粒子物理實驗的結果。

談到這四種相互作用力,我們可以說是暗物質,首先,暗物質具有質量,因此它具有引力,但能確定的信息,也只有這些,截至目前,人們對暗物質的認識,是它不參與電磁作用,也不反射或發射光,而且暗物質似乎也沒有弱合力和強合力,也就是說,暗物質,我們只能看到它與其它物質之間的相互作用,其它三種力都不具備,有質量的東西,我們稱它爲“物質”。我們不能看到暗物質,所以我們稱這種物質爲“暗物質”。

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怎樣才能推測暗物質

爲了讓人們對暗物質的研究有所進展,科學界還是需要一些猜測的,首先是猜測,然後我們根據已有的知識來推斷,最後是設計一些實驗來測試,那麼你也許會說,暗物質也許是由我們所不認識的生物組成的,當然也可以這麼想,但它太難驗證了,所以它在科學上不是首選,一個更簡單、更具體的想法是,暗物質是由一種新的粒子組成的,我們還沒發現過,這些粒子以一種我們還不知道的作用力,與普通物質非常微弱的相互作用。

因爲這個最簡單的方法,就是先驗證這個想法,那麼如果猜暗物質是由12個粒子組成,那麼要怎麼去驗證呢?因此只能從最簡單的假設開始,當然,暗物質也完全可以由幾種粒子組成,就像一般物質一樣,這些“暗粒子”可能有各種各樣有趣的相互作用力,可能會產生“暗化學反應”,甚至可能有“暗生命”的存在,目前這一猜想中的候選粒子被科學家們稱爲“WIMP”,它是英文字母的縮寫,意思是:“大質量弱相互作用的粒子”。

所謂“弱相互作用”,就是推測它是通過一種新的“力”,和我們這種普通物質發生作用的,這種作用很小,幾乎和中微子和普通物質發生作用一樣。我們如何知道暗物質粒子是通過一種新的“力”而非“原有力”與普通物質發生作用?實際上科學界也不知道,只是科學家希望知道。