暗能量和暗物质的研究论文

大家好，我是崔哥 点击此处可观看完整视频 如果仅仅依靠人类已知的物质，世界根本不应该是现在这个样子，一定有别的神秘力量在起作用。 我们原来认识的宇宙形态，是星球之间通过万有引力相互吸引，围绕着对方旋转。但后来，科学家通过计算星球之间的引力，发现星球自身的这点引力，是远远不能维持一个个完整的星系。在过去，我们一般认为宇宙，就是由恒星、行星，星系组成的。但是科学家们经过研究发现，这些物质只占宇宙总物质的。即便是算上黑洞，以及星际之间气体，也只不过占宇宙总质量的4%左右。那剩下的宇宙成分中，神秘物质约占23%，而神秘能量约占73%，这些神秘物质本身不发光，也不和光产生作用，不参与电磁力，所以到目前为止，我们都没有发现这种物质，它只存在于理论框架中，因此科学家称之为“暗物质和暗能量”。最早发现证据，并推断出暗物质存在的是，荷兰科学家，扬·奥尔特，他在1932年，根据银河系恒星的运动，提出银河系里面，应该还存在更多的质量。 1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹威基，研究后发座星系团时，使用维里定理推断出，星团内部有看不见的物质。 但当是没有把它叫做暗物质，而是被称为丢失了的质量。在这之后，还有很多的天文学家，在观测时，都发现在宇宙中存在不明物质。 2006年，美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-558进行观测，无意间观测到到星系碰撞的过程，星系团碰撞威力非常的大，将暗物质与正常物质分开，因此发现了暗物质存在的直接证据。 科学家通过计算，要保持现在宇宙的运行秩序，“暗物质”的品质必须5倍于我们现在看到的物质。但现在还没有真正的监测到暗物质，只是发现光线在经过某个区域时发生转弯，但是该区域没有我们能看到的物质，也没有黑洞。科学家通过观测发现，我们的宇宙正在加速膨胀。如果匀速膨胀，还可以理解。但加速膨胀，就需要有新的能量的加入。但科学家并不清楚它是什么，所以把它叫做“暗能量”。 科学家通过计算，通过质能方程式计算，要维持当前宇宙的这种膨胀速度，“暗能量”必须是现有物质和暗物质总和的一倍多。 什么是“量子纠缠”？科学实验发现，两个没有任何关系的量子，会在不同位置出现完全相关的相同表现。比如相隔几光年远的两个量子之间，，一个出现变化，另一个几乎也同时出现相同的变化，而且这不是巧合。 “量子纠缠”是经过实验证明过的。科学家已经实现了6-8个量子的纠缠态。中国科学家已实现了13公里级的量子纠缠态的拆分和发送。我们现在所有的物理学理论，都以光速不可超越为基础。但根据测定，量子纠缠的传导速度，至少4倍于光速。为什么会出现这种情况，科学家们也无法理解，于是把这种现象总结为，量子的一种纠缠态。由于暗物质既不释放任何光线，也不反射任何光线，因此，用目前人类已知的仪器，也无法直接探测到它。 根据科学家们的理论，暗物质通常也不会与大多数常规物质结合。但暗物质能够直接穿越人体，房屋，甚至是轻松就能穿过地球，于是科学家开始在地下建设实现室，寻找暗物质粒子存在的证据。为什么要把实验室建在地下。 因为在足够深的地下，除了暗物质。其他物质是无法到达的，探测器的原理，是由锗元素或硅元素组成的小块。如果锗或硅原子的原子核被暗物质粒子击中，它就会反弹并向探测器发送一个信号。2009年12月，美国“低温暗物质搜寻计划”项目组，发表声明称，他们在明尼苏达州地下一个矿井中，捕获到暗物质粒子。如果这一发现最终得到证实，它将成为近百年来物理学领域，最重要的发现之一。 中国四川省锦屏暗物质实验室，位于地下2500米，是目前世界上最深的暗物质试验室。该实验室最核心的装置，就是高纯锗探测器。 传统高纯锗探测器被广泛应于在基础研究、核监测、和放射性管理等领域。但要探测暗物质，对锗的纯度要求更高。它的纯度有多高呢，我们都知道千足金，它的纯度是纯度为99，9%，但是实验室需要的锗，纯度要达千足金纯度的4倍。 地球上另一种探寻暗物质的实验，就是粒子加速器，它的全名叫荷电粒子加速器，它可以将亚原子粒子加速到接近光速，然后让它们相互碰撞。科学家们的目的是希望，通过接近光速的高速碰撞，从而产生奇异粒子，其中就包括暗物质粒子。 2015年12月17日中国发射暗物质粒子探测卫星，名叫悟空号，，用于探测暗物质，它由中科院研制。是目前世界上观测能段最宽、能量分辨率最高的空间探测器。它能接收到，来自宇宙的高能原子核、电子和伽马射线的信号，观测能段是阿尔法磁谱仪的10倍，能量分辨率比国际同类探测器高3倍以上。 因此，中国已经建成地下，地上和空中，三位一体的暗物质监测实验室。在暗物质方面的研究，在世界范围内已经保持领先地位，进入21世纪以来，全世界的科学家们都达成一个共识，就是研究暗物质，是21世纪的重中之重，谁掌握了暗物质，谁就将引领科学的发展，在这里也希望我的祖国，在暗物质方面的研究取得巨大成果，就像探测卫星的名字，悟空一样，用火眼金睛发现暗物质，用超强的本领取得真经，让我们拭目以待 点击此处可观看完整视频 好了，今天就聊到这里，我是崔哥，我们下期再见。

古希腊人有个很好的想法：宇宙很简单。

在他们看来，宇宙的一切都由四种元素组成：土壤、空气、火，还有水。这个美妙的理论继续发展，它既简单，又优雅。它说，只要用不同的方式组合这四种元素，就能得到宇宙中多样的一切。比如说，土壤和火能合成干燥的东西。空气和水能合成湿的。

但是随着理论发展，问题来了。它的预测里，没有能被测量的东西，而测量是实验科学的基础。更糟的是，这个理论根本不对。不过，希腊伟大的哲学家留基伯，在公元前5世纪，提出了有史以来最久经考验的理论：我们能看到的一切都由一种叫原子的看不见的微粒组成。这个理论简单而优美，而且比起四元素学说，它更有希望被证实。几个世纪的科学思考和实验证实了真实的物质，比如氢、碳、或者铁，都能被分解成原子。留基伯的理论中，原子是物质最小的组成部分，就像氢、碳、或者铁。留基伯理论中唯一的错误，就是原子其实仍然可分。而且人们发现，他的理论只能解释宇宙组成的一小部分。宇宙中看似常见的物质，事实上相当稀少。留基伯的原子，以及它们的组成其实只占了宇宙的5%。

物理学家知道，宇宙剩下的95%都是暗宇宙，即暗物质和暗能量，我们是怎么知道的？因为如果我们看着什么，我们就会看见什么。看起来很简单，其实非常深奥，所有组成原子的物质都是可见的。它们反射光，从而被我们看见，当我们仰望星空，就能看见星星和星系。其中有一些，和银河系一样，美丽，螺旋状，在宇宙中优雅地旋转。

科学家在20世纪30年代第一次测量了星系群的运动和它们包含物质的重量，他们非常惊讶，他们发现没有足够的可见物质来让物质聚在一起。而后对各个星系的单独测量也证实了这个令人困惑的结果：星系中没有足够的可见物质来产生足够支持它们的引力。在我们看来，它们会飞散开，可是它们没有，所以一定有什么物质是我们看不见的，我们叫它们：暗物质。

如今，暗物质存在的最佳证明是测量一种叫“宇宙微波背景辐射”的余辉，产生于宇宙大爆炸中，那又是另一个故事了。我们所有的证据都表明了暗物质存在，并且是布满天穹的美丽星系的主要成分，所以我们要怎样呢？我们早就知道地心说是错的，我们生活的星球，其实相当普通，它的恒星也很普通，位于一个普通星系的旋臂中。发现暗物质使我们又揭开了物质的一层面纱，我们发现，组成我们的物质只是宇宙极小的一部分，剩下的还有很多。

本世纪初，科学家研究了宇宙的外围并证实，所有东西都在互相远离。想想开天辟地的大爆炸这并不令人意外，而且，宇宙膨胀的速度似乎也在加快，这是怎么回事？要么有一种能量推动了这种加速，就像你让 汽车 加速一样；要么就是引力的作用，这和我们想的不完全一样。大多数科学家相信前者，即有一种能量，推动了加速，他们叫它：暗能量。当下最先进的测量方法使我们能够算出宇宙中暗部分有多大。看起来，暗能量组成了宇宙的68%，暗物质则占27%。我们，和我们能看见的只有5%。

那暗物质和暗能量的组成是什么？我们不知道，但有一个叫“超对称”的理论可以解释其中的一部分。超对称简称SUSY（supersymmetry），预测了很多新粒子，其中的一些也许可以组成暗物质。如果能证明SUSY，我们就能从理解宇宙的5%，也就是我们能看见的东西，到理解大约三分之一。

理解暗能量也许会更难，但也有一些投机理论也许能指出一些道路，其中一些理论能追溯到古希腊人最早的伟大想法，就是我们几分钟前讲过的宇宙一定很简单的想法，些理论预言，宇宙的多样全都来自一个元素，也就是“弦 ”。我们知道的一切微粒都是弦的不同谐波，不幸的是，弦论至今都无法被证明。不过，可以 探索 的宇宙如此广袤，风险很高，这一切是否让你觉得自己很渺小？不用这样，相反，你应该惊叹我们已经发现的一切，你是宇宙中能思考自己这个神奇而唯一的物种中的一员，而且你生逢其时，能看到我们正在 探索 。

参考资料

百科全书

2.天文学名词

3. Tianshu Wang- Gabriella Hu-观汉居士

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