暗物質是一種假設存在的物質。
過去大量天文學觀測中,發現很多疑似違反牛頓萬有引力的現象,于是科學家引入了暗物質這種假設存在的物質,然後就能很好的解釋這些現象。
而現代天文學,通過天體運動、牛頓萬有引力現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果,明暗物質可能大量存在于星系、星團及宇宙中,其質量遠大于宇宙中全部可見天體的質量總和。
結合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測和标準宇宙學模型,可确定宇宙中暗物質占全部物質總質量的85%、占宇宙總質能的26.8%比例。
暗物質參與引力,所有質量;暗物質高度穩定,宇宙結構不同階段都有它存在的證據;暗物質不參與電磁相互作用,暗物質與光子相互作用必須非常弱,也不能參與強相互作用;暗物質運動速度遠低于光速,否則宇宙無法在引力作用下形成大尺度結構。
綜合這些屬性,暗物質粒子不是我們已知的任何一種粒子,這對當前已經統一強、弱、電磁三種相互作用的物理标準模型構成強力挑戰。
簡單來說,暗物質就像膠水一樣,将宇宙中分散的物質拉在一起。
沒有了暗物質提供的引力,星系無法形成,天體将直接沿切線飛出去,四散開來,宇宙将混亂一團。隻不過暗物質不參與其他三種相互作用,所以我們人類始終找不到它。
爲此。
科學家們設計了三種探測方式,來尋找暗物質。
第一種就是直接探測,通過在地下建造實驗室,過濾宇宙射線,從而留下純淨的暗物質來轟擊鍺晶體、碘化鈉晶體、液氙、液氩原子核,尋找發熱、噪音等現象。
銅鼓地下實驗室,就是直接探測。
第二種就是間接探測,發射衛星太空望遠鏡,測量宇宙射線,尋找超新星爆發時暗物質湮滅産生的宇宙線,過濾掉已知物質的宇宙線,那麽剩下的就是暗物質的宇宙線。
悟空号衛星,就是間接探測。
第三種則是粒子碰撞探測,在大型粒子加速器中用普通物質進行碰撞,希望探測到碰撞産生的暗物質粒子。隻要參考粒子物理标準模型,發現反應前後能動量不守恒,則可以推算出暗物質粒子參與了反應。
“王院士,又見面了。”
首都,國科大玉泉校區的院長辦公室中,杜恪見到了日漸蒼老的王院士。
王院士除了是高能所的所長,也是國科大核院的院長,見到杜恪之後顯得很高興:“我也好長時間沒見到杜院士你了,智慧空城項目我參與的不多,華夏前進計劃也屢次被拒,感覺已經脫離了華夏的主流科學圈子啊……一個超級環,算是把我這幾年積累的關系揮霍一空。”
王院士是粒子物理的大牪,可控核聚變之前,他一直在推銷環形正負電子對撞機(CERN),從12年推銷到22年,期間還與楊振甯争論過到底該不該建造CERN。
然後麽。
CERN就一直沒有建起來,等到杜恪發明了光籠技術,王院士等高能所的研究員們,在此基礎上設計了超級環項目,又開始極力推銷。
可惜國家這幾年沒有餘力再去搞超級環這樣“無用”項目,畢竟電漿炮、可控核聚變、杜恪領域各方面都要錢。
所以超級環也是推銷三年了,連個應和的人都沒有。
“并非脫離主流科學圈子,隻是國家這幾年中心不在基礎領域,不過我今天來找王院士你,還就是爲了超級環而來。”杜恪笑道。
王院士的一位研究生助理,替杜恪泡好茶之後,磨磨蹭蹭呆在辦公室裏還不想走。
王院士直接揮手讓他出去,然後關上辦公室的門,急切詢問道:“怎麽說?”
“我這幾天接連去了銅鼓地下實驗室,和悟空号地面指揮中心,調研我國對暗物質的研究,發現進展不大,綜合全世界的暗物質研究,依然沒有太大的發現。所以,我就想到了加速器,目前來說,已經建成的加速器似乎都太小了,隻有王院士你提出來的超級環,有一絲眉目。”
“是嗎!”王院士很是振奮,“你對暗物質有興趣了?”
衆所周知,杜恪是華夏當今科學界的扛把子,也是大領導最信賴的科學家,智慧空城這麽龐大的項目,直接拍闆交給一位26歲的科學家,簡直不敢想象。
基本上杜恪感興趣的内容,國家都會跟進,輔助醫學院和輔助醫學國家實驗室,兩千億的投資直接就批下來,驚呆了多少從業人員。
所以。
感覺杜恪對暗物質感興趣了,王院士是雙眼放光,隻覺得遮擋在頭頂多年的陰霾,終于退縮一絲,然後一束燦爛的陽光灑落下來,讓他整個人都暖洋洋的。
“的确有了興趣,暗物質占據宇宙物質的85%左右,可見物質隻占了15%,如果我們可以利用這85%的暗物質,那麽絕對是一筆恐怖的資源。比起均散分布的暗能量,我認爲暗物質才是我們可以利用的未來資源,所以我就對超級環項目,有了新的期待。”
暗能量。
暗物質。
宇宙中的兩大黑暗勢力,按照2013年普朗克衛星觀測宇宙後給出的結果,宇宙的總質能中,暗能量占68.3%,暗物質占26.8%,普通物質隻占4.9%——也就是說,暗能量才是最大勢力。
暗能量隻是一個名稱,最早可以叫做愛因斯坦常數,産生于真空漲落,是一種真空能,真空不空,具有能量,是物質存在的一種狀态。
這就是暗能量,暗能量表現爲斥力,推動宇宙膨脹,跟引力表現形式剛好相反,有人稱它爲萬有斥力。
但與團結成塊的暗物質不同,暗能量無處不在,均勻分布在整個宇宙空間中,并且十分稀少,相當于每立方米空間裏隻有幾個氫原子。按照這個密度,整個太陽系所含的暗能量,也就跟6500萬年前,滅絕恐龍的那顆小行星相當大小,對于太陽系來說實在不值一提。
對暗能量的利用,杜恪不覺得有什麽可行性,唯獨暗物質可以利用。
所以,他的主要目标就是暗物質。
(本章完)