藏文科普 | 揭秘宇宙谜团之暗物质

撰文 / 王治钧
本文来自《知识就是力量》杂志

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宇宙中大约有85％的物质是“暗物质” ，它无法透过电磁波的直接观测进行研究，但是这种神秘物质却会对宇宙产生巨大影响。
暗物质——宇宙的主宰

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左边为充满暗物质的宇宙模型，右边为缺乏暗物质的宇宙
随着近现代科技水平的进步，人类逐渐知道宇宙物质由分子、原子、质子等微粒组成，这些物质都是可以被观察到的，但这些“普通物质”只占全宇宙所有物质的15% ，而其余85%的物质不会被吸收或发射光线，我们用肉眼无法观察它们，也几乎无法用电磁波或其他任何的可见光探测它们，这就是暗物质。暗物质是抽象的、难以想象的，但暗物质就在我们身旁。
探测暗物质的“三大法宝”
直接探测：极深的地下实验室

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我们可以想象宇宙中的各种粒子一直如倾盆大雨般冲击着地球，要甄别发现隐身其中的暗物质粒子，就如同从熙熙攘攘的运动场中探听到一根针掉在地上一样困难。为屏蔽掉嘈杂的各种宇宙粒子，科学家们通常会利用极深地下实验室，这是开展重大基础前沿物理实验研究的一种极佳环境。
【藏文科普 | 揭秘宇宙谜团之暗物质】间接探测：太空探测器探测暗物质

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太空探测器
物理学家们认为，暗物质粒子碰撞后会产生高能粒子，暗物质卫星探测器就是尝试去精确探测这些粒子，通过其能谱、空间分布来寻找暗物质粒子存在的证据。
加速器碰撞探测暗物质粒子

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大型强子对撞机
加速器可以将亚原子粒子加速到接近光速，然后让它们相互碰撞，太空探测器通过高速碰撞产生出多种粒子，包括暗物质粒子。
瑞士的大型强子对撞机（LHC）是世界上最大的粒子对撞机，如今已经进入暮年，科学家们希望设计推出一款更强大的粒子加速器，欧洲核子研究中心（CERN）就计划在瑞士日内瓦地下隧道中再建造一个长达100千米的圆形超级对撞机，质子对撞的能量将是当前老对撞机LHC的6倍，以此来推动高能物理学的前沿研究。
利用暗物质“巡天”

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左为温暗物质，右为冷暗物质
“暗能量调查项目”绘制了迄今为止最大的宇宙图，测量跨越八分之一天空的近1亿个星系的位置和形状。宇宙图向我们展示了天空这一区域中的所有物质，是由这1亿个星系扭曲的光线推断出来的。
这种类型的巡天图可以告诉我们暗物质的数量，也可以告诉我们暗物质的大致位置以及其随时间的变化，从而进一步了解宇宙的构成。