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暗物質:背鍋俠還是救火隊長?身份仍是個謎

http://finance.sina.com   2018年05月16日 18:38   北京新浪網

  來源:科技日報

  天聞頻道

  韓文標

  暗物質從最初被提出至今已經80多年,但其身份仍是個謎。科學家對它的很多猜測,都尚未得到證實。比如,科學家曾假想,暗光子是普通光粒子的“雙胞胎粒子”,是解釋暗物質存在的一種方式。但科學家近日表示,通過對精細結構常數的精確測量,排除了暗光子存在的可能。

  除此之外,最近還有兩項新進展爲暗物質更加增添了幾分神祕。近日,天文學家稱,首次探測到一個沒有暗物質的星系。而在不久前,美國科學家在《自然》雜誌發表論文稱,他們發現了宇宙的第一縷曙光——第一代恆星形成時中性氫吸收微波背景輻射21cm成分的吸收坑。而爲了解釋這個吸收坑,科學家認爲暗物質和氫原子之間除了引力外還有其它相互作用。

  這些新進展挑戰了對暗物質的原有認知,使其身份更加迷霧重重。科學家認爲,肉眼可見的宇宙只是真實宇宙的很小一部分而已,在宇宙的組成成分中只有4%是可見物質,剩下看不見的是24%的暗物質和72%的暗能量。此前科學家認爲每個星系都含有暗物質,並且暗物質是星系起源的原因。但最新發現沒有暗物質的星系,無疑挑戰了這一認知。

  另一個新聞也是如此。由於實際觀測到的吸收坑比之前理論模型期望的要深兩倍,如果要用暗物質來解釋,科學家提出暗物質和氫原子之間除了引力相互作用外還有其它相互作用,而且要求它的質量比目前最受青睞的暗物質粒子候選體要小上百倍!這就讓其它靠暗物質吃飯的科學家尷尬了。因爲一直以來,科學家認爲暗物質除了引力相互作用外沒有或者只有微弱的其它相互作用。

  其實,暗物質的出身就有點填漏補缺的味道。由於無法解釋觀測到的星系旋轉曲線,科學家提出星系中存在暗物質。雖然看不見摸不着,但它們之間的引力能支撐起星系平坦的旋轉曲線。

  這個假設有着突破性的意義,天文學家很多撓頭的問題都因爲它而迎刃而解。但到了後來,暗物質似乎成了“救火隊長”,天文學家發現解釋不了的東西時,馬上就想起它。

  星系形成不了的時候就給它加點暗物質;宇宙大尺度結構維持不了的時候、黑洞長得沒那麼快時、弱引力透鏡效應更強時,統統可以加點暗物質;看到極高能的粒子,不知道它怎麼來的時候,還是加點暗物質。導致暗物質的性質千奇百怪,甚至可能自相矛盾。這讓科學家疑惑,“救火隊長”的筐有沒有撐破的那一天?

  最近,天文學家似乎開始破除暗物質救火隊長的神話。比如觀測表明,銀河系核心存在大量高能伽馬射線,稱之爲“銀河核球”。按照一貫邏輯,這種神祕現象自然有人解釋爲又是暗物質乾的!不過,澳大利亞科學家在一篇剛發表的論文中開始說NO了!

  其實在理論界,一直有一批不相信暗物質的科學家,知名度很高的是一種叫修正牛頓動力學理論。筆者相信,暗物質到底是無辜的背鍋俠還是真正的救火英雄,隨着物理學、天文學的發展,隨着科學家的努力,一定有真相大白的那一天。

  (作者系中國科學院上海天文臺研究員) 

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