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沃尔特·巴德的生平
几十年前,暗物质(暗物质)刚刚被提出的理论的不仅仅是一个产品,但现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。
暗物质的总质量是普通物质占1\\\/4倍的能量密度的宇宙,更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。
暗物质的本质仍是一个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子,从而形成了宇宙的大尺度结构与观测相一致。
然而,最近的星系以及亚星系结构的分析显示,这一假设和观测之间存在着差异,以及各种可能的暗物质理论无用。
小尺度结构密度,分布,演化和环境可以区分这些潜在的暗物质模型,为暗物质的性质的研究带来了新的曙光。
大约65年前,第一次发现暗物质存在的证据。
在那个时候,:弗里茨Zhawei齐(弗里茨兹维基)发现一个大型的星系团中的星系具有极高的速度,除非星系团的质量是基于恒星的数量来计算的值
获得100多项次,否则星系组不能铐这些星系。
经过几十年的观察和分析。
虽然暗物质的性质仍然是未知的,但20世纪80年代,被广泛接受的宇宙暗物质的总能量密度的20%左右。
引入宇宙膨胀理论之后,许多宇宙学家相信宇宙是平坦的,宇宙总能量密度必须等于临界值(临界值区分宇宙是封闭或开放的)。
与此同时,宇宙学家倾向于一个简单的宇宙,其中能量密度的物质形态,包括4%的普通物质和96%的暗物质。
但事实上,观察从未与此一致。
虽然有一个比较大的错误,但该错误在估计的总的材料密度不足够大,以使该物质的总量达到临界值,但随时间的观测和理论模型之间的这种差异,更尖锐。
当他们意识到,有没有足够的材料来解释的宇宙暗能量的结构和特点。
暗能量和暗物质,唯一的共同点就是它们既不轻也不吸收光线。
从微观的角度来看,它们的组成是完全不同的。
更重要的是,像普通物质,暗物质引力自我魅力,但也与普通物质成团和星系的形成。
暗能量是引力斥力,因为几乎均匀地分布在宇宙中。
因此,在星系能源统计遗漏暗能量。
因此,暗能量可以解释所观察到的物质密度和临界密度的通货膨胀理论预测的70%至80%之间的差异。
在那之后,两个独立的天文学家团队超新星观测发现宇宙正在加速膨胀。
因此,作为一个和谐的宇宙模型宇宙暗能量主导的模式。
最近威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测器(WMAP威尔金森微波探头,Anisotrope)独立的观测证实了暗能量的存在,使得它的标准模型的一部分。
暗能量,但也改变了我们的暗物质在宇宙中的作用的理解。
根据爱因斯坦的广义相对论,相对论,一个只包含物质的宇宙,物质的密度决定宇宙的几何形状,以及宇宙的过去和未来。
加暗能量,这种情况是完全不同的。
首先,总能量密度(物质和能量密度和黑暗的能量密度)确定的宇宙的几何属性。
其次,宇宙从材料为主,在过渡期内主导的暗能量。
关于数十亿年后,“大爆炸”暗物质占了总能量密度的主导地位,但它已经成为了过去。
将是未来我们的宇宙暗能量的特性所决定的,它现在是当宇宙加速膨胀和暗能量会衰减时间或改变状态,否则将继续加速扩大的趋势。
但是,我们忽略了一个很重要的一点,那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质不会形成星系,恒星和行星,更不用提人。
一个伟大的宇宙规模显示出均匀和各向同性,但是在一个小规模的,有恒星,星系,星系团,巨洞以及星系长城。
进行了大规模的促使物质运动的引力。
均匀分布的物质不会产生重力,所有的宇宙结构是不可避免的,从极早期宇宙中的物质分布的微小波动,这些波动在宇宙微波背景辐射(CMB)留下痕迹。
普通物质无法形成其波动的主要结构,而不是在宇宙微波背景辐射留下的痕迹,因为再平凡的事不脱钩的辐射。
另一方面,与辐射耦合的暗物质在普通物质脱钩,微小的波动放大了许多倍。
脱钩的普通物质,暗物质组成的代表团开始吸引普通物质,进而形成所观察到的结构。
这需要一个初始的波动,但它是非常非常小的振幅。
这里的材料是冷暗物质,是因为它的非热运动的非相对论性粒子,故名。
开始阐述这种模式的有效性,你必须解释一下最后一件重要的事情。
前面提到的小扰动(波动),在不同的波长,以预测它的引力效应,小扰动谱必须具有的一种特殊形式。
为此,初始密度波动的规模应该是独立的。
也就是说,如果被分解成一系列不同波长的正弦波的振幅的正弦波的能量分布应该是相同的。
通胀理论的成功,是它提供了良好的动力机制开始形成这样的规模做小扰动谱(谱指数n = 1)无关。
WMAP的观测证实了这一预测,观察到的结果为n = 0.99±0.04。
但是,如果我们不理解暗物质的性质,我们不能说,我们理解宇宙。
是目前已知的两种暗物质 - 中微子和黑洞。
但他们的暗物质总量的贡献是非常小的,大部分的暗物质目前还不清楚。
在这里,我们将讨论暗物质,形成的结构所造成的,我们如何集成粒子探测器来揭示暗物质的性质和天文观测的可能人选。
最有前途的暗物质候选长期以来一直是最被看好的暗物质假说的基本粒子,它具有寿命长,温度低,无碰撞性能。
寿命长意味着生活与现今宇宙年龄,甚至更长的时间。
低温意味着脱钩的非相对论粒子,使它们能迅速在重力的作用下进组。
入组过程中发生的一个小范围内的哈勃地平线(宇宙的年龄和光的速度),在地平线是非常小的,相对现在的宇宙,暗物质团的第一种形式暗无所谓晕比银河系的规模要小得多,质量要小得多。
随着宇宙的膨胀和哈勃地平线上,首先形成的暗物质晕合并的大尺度结构,而这些较大规模的结构由合并形成更大尺度的结构。
其结果是形成不同的体积和质量的结构体系,定性观察是一致的。
相反,对于相对论粒子,如中微子,在物质引力成团期间,由于其移动速度太快,无法形成我们观察到的结构。
因此,中微子质量的暗物质密度的贡献是微不足道的。
中微子质量测量太阳中微子实验也支持了这一点。
没有碰撞是在暗物质晕和中小忽略的暗物质粒子的相互作用截面(暗物质和普通物质)。
这些粒子仅仅依靠重力互相铐的轨道偏心率的轨道运动的暗物质晕广泛通畅律谱。
低温碰撞暗物质(CCDM)是乐观的有以下几个原因。
CCDM结构形成的数值模拟结果与观测相一致。
第二,作为一个特殊的子类,大规模弱相互作用粒子(WIMP)可以很好地解释宇宙中的丰富。
如果弱相互作用粒子在宇宙中的第一第二,他们是在热平衡万亿馏分之间。
此后,由于湮没,他们开始失去平衡。
估计根据其交互交叉,这些物质帐户的宇宙的总能量密度为20-30%左右的能量密度。
这是与观测相符。
CCDM是看好的第三个原因是,在一些理论模型预测了一个非常有吸引力的候选粒子。
颗粒候选人中性子(中性子),超对称模型。
超对称超引力和超弦理论,这需要一个已知的费米子应具有一个伴随的玻色子(尚未观察到)的理论,每个骰子玻璃必须具有一个伴随的费米子。
如果超对称仍然是这一天,伴随粒子会具有相同的质量。
然而,由于在早期宇宙中的超对称性自发破缺,所以今天伴随着粒子的质量发生了变化。
此外,大多数是不稳定的超对称伴随粒子在超对称破很快发生腐烂。
然而,有一种最轻的伴随粒子(质量100电子伏特的数量级),由于其对称性,以避免发生衰变。
在最简单的模型,这些粒子是电中性和弱相互作用 - WIMP是一个理想的候选人。
如果暗物质是中央的脾气,当地球经过太阳附近暗物质,地下的探测器能够探测到这些粒子。
此外,必须指出的是,探头不解释暗物质的主要由WIMP构成。
现在不可能的实验,以确定是否WIMP占大多数的暗物质或仅仅只是一小部分。
另一名候选人是轴子(公理),一个很轻的中性粒子(质量的幅度1μeV),大统一理论中发挥了重要的作用。
公理微小的力量相互作用,从而不能在热平衡状态,因此不能很好解释宇宙中的丰度。
Axion是一个在宇宙中,在低温玻色子的凝聚态已建成的轴子探测器探头也正在进行中。
CCDM问题由于CCDM的组合,标准模型是数学特别,虽然一些参数还没有被准确地确定,但我们仍然测试理论在不同的尺度。
现在,中巴(数千MPC)的最大尺寸可以观察到。
中巴观测表明,能量和物质的原始分布,同时观测还表明,这种分布几乎是均匀的结构。
下一个尺度的星系分布,从几个Mpc的MPC近1000。
在这些尺度上,理论和观测是在良好的协议,这也使得天文学家们相信,这种模式扩展到所有尺度。
但是,在一个小规模的,从1 MPC星系规模(KPC),出现不一致。
几年前出现这种不一致,直接导致出现了“当前理论是正确的这一关键问题。
理论家认为,在很大程度上,更容易不一致,我们认为暗物质的特性不当造成的,是不太可能是标准模型的固有问题。
首先,大规模的结构,重力是占主导地位的,所以所有的计算都是基于对牛顿和爱因斯坦的万有引力定律。
在小规模,在水动力影响的高温高密度的材料,必须纳入其次,大规模波动是微小的,我们有一个准确的量化和计算方法,但上规模的星系,是极其普通的物质和辐射之间的相互作用子结构复杂,在小尺度上的以下主要问题。
共同CCDM数值模拟预言的暗物质晕的数量基本上是它的质量是成反比的,因此应该能够观察到许多矮星系和暗物质晕观测引力透镜效应引起的,但并没有证实这一点。
,围绕银河系或其他星系的暗物质,它们合并成星系比现在观察,原来薄银盘变厚。
暗物质的晕密度分布应大幅增加在核领域,也就是说到中心的距离减少,密度应显着增加,但我们观察到许多自引力
系统显然是不相容的。
引力透镜效应的研究中观察到的星系团的核心密度应低于模型计算的结果,大量的暗物质晕。
普通螺旋星系,暗物质在其中心区核心面积比预期的少,同样的情况也出现在一些在低表面亮度星系,如银河系的同伴星系雕塑家和天龙星系,形成了鲜明的对比的矮星系与理论均匀密度。
流体动力学模拟银河系磁盘规模和角动量小于所观察到的结果。
涌现出许多高表面亮度星系旋转的棒状结构,如果这个结构是稳定的,并要求其核心密度小于预期值。
BR \\\/>可以想象,为了解决这些日益严重的问题,将取决于多项复杂,但普通的天体物理过程,已经提出了一些常规的解释,解释这种现象删除前面提到的结构,但是,一般来说,从巨人的观测证据最小的矮星系(质量小于109个太阳质量)的星系团(质量大于1015太阳能电池群众)有一个高密度所预测的理论和观察之间的矛盾低密度
a> 在20世纪30年代,荷兰天体物理学家奥尔特指出:为了说明恒星的运动,你需要假定在太阳附近暗物质存在的,同样的年龄,从室女座星系团的各种小刺猬吉星系的运动的观察,但也有大量的暗物质在星系团中,美国天文学家巴氏理论的分析还表明,在附近的阳光下,也有几乎同等数量的发光物质看不见的物质。
BR p>表面附近的太阳和银河系的暗物质是什么
天文学家认为,他们可能是一般的光学望远镜小于非常微弱的褐矮星或类木行星的质量的30到80倍的行星照片天空中的大视场望远镜较深超过14颗星,只有不到一半的太阳M型矮星的质量,当太阳位于银河系中心附近的飞机数量可以计算出M型矮星检测,他们将能够提供银河系应该缺少高质量的另一半。
的M型恒星照亮了只有几十千百年来,人们认为一定有很多这些小星星银河系“燃烧”后“的身体,足以提供所有必要的暗物质的理论计算。
观测和理论分析表明的外周的螺旋星系是一个巨大的暗晕的。
然后暗晕包含物质,还看不出来吗
英国天文学家里斯认为可能的候选人有三个:首先是上述的低质量恒星或行星,第二个是太阳质量的200倍左右是很久以前从巨大的黑洞由大质量恒星崩溃;第三奇怪的是粒子,如20至49电子伏特和电子中微子质量105电子伏的轴子或有利于大统一理论允许科学家和需求颗粒接触。
欧洲核子研究中心的粒子物理学家光圈银晕和星系团的暗物质候选者需要由超对称小号颗粒。
该理论认为:每个已知粒子的基本粒子(如光子)必须有配对的粒子(如光中微子具有一定质量的)。
光圈建议四个最好的暗物质候选:轻的中微子,希格斯粒子中微子,中微子和引力粒子。
科学家们还相信,这些粒子在寒冷的暗物质候选星系群之间的空间广大。
到现在为止,许多天文学家认为,90%以上的物质在宇宙中的“暗物质”隐藏。
暗物质到底是什么仍是一个谜,也让人们进一步探索。
2011年1月6日报道,天文研究所在剑桥的科学家已经成功地发现了一些在历史上第一次在宇宙中暗物质分布的广泛的物理性质。
目前,科学家们正在从事这项研究,这项研究发表在过去的几个星期准备的结果。
天文学家们说,我们通常看不见的暗物质可能占据总在宇宙中的所有物质的95%,根据一些统计数据显示。
在这项研究中,科学家们的帮助下,高功率望远镜(包括远在智利的甚大望远镜VLT - 甚大望远镜从银河系的矮星系)共有23个 - 晚上的研究后,科学家们通过约7000多所计算得出的结论是:他们观察到这些矮星系中,暗物质的普通物质含量超过400倍。
此外,物质粒子的速度在这些矮星系达9公里每秒,温度高达摄氏10,000度。
科学家也观察到,暗物质和普通物质,有一个巨大的差异:虽然观察目标温度是如此之高,但这样的高温,但不会产生任何辐射。
据领导这项研究的杰里 - 吉尔摩教授认为,暗物质粒子可能不是由质子和中子构成。
然而,在此之前,科学家们一直认为,暗物质应该是从一些“冷”的颗粒组成,这些颗粒的速度是不会太高。
暗物质研究专家也说,暗物质片段大小的最低持续存在在宇宙中有1000光年,这样的暗物质片段质量约30倍以上,太阳。
科学家们仍然在这项研究中确定的密度分布的暗物质粒子的例子,如果我们在地球上每立方厘米的空间,最多可容纳1023颗粒物质,暗物质那么这么大的空间只能容纳约一第三颗粒之一。
早在20世纪30年代,瑞士科学家弗里茨 - 小刺猬吉的想法
一些未知的暗物质在宇宙中的存在。
他还指出,如果仅仅依靠自身的引力星系的星系团保持联系在一起的发光材料,他们必须再次增加了10倍。
用重力材料来弥补这个空缺,是无形的,我们今天所谓的暗物质。
储量远远高于其他普通物质在宇宙的暗物质,但暗物质的性质,科学家仍然无法给出一个完整的表示。
什么是暗物质
什么是暗物质 Dark Matter
暗物质(包括暗能量)被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中90%(暗物质加暗能量90%)以上的物质含量,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到(约5%左右)。
1957年诺贝尔奖的获得者李政道更是认为其占了宇宙质量的99%。
暗物质无法直接观测得到,但它却能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。
科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设,但直到目前还没有得到充分的证明。



