暗物質網
在1930年代，一位名叫Fritz Zwicky的瑞士天文學家注意到，遙遠星團中的星系相互繞行的速度比其應有的可見質量要快得多。 他提出了一個看不見的物質，他稱之為暗物質，他可能會在引力作用下拖曳這些星系。
從那以後，研究人員已經證實，這種神秘物質可以在整個宇宙中找到，而且其含量是構成恆星和人等普通事物的正常物質的六倍。 儘管在整個宇宙中都看到了暗物質，但科學家們大多仍在撓頭。 這是有關暗物質的11個最大的未解決問題。
一：什麼是暗物質？
首先，也許是最困惑的是，研究人員仍然不確定暗物質到底是什麼。 最初，一些科學家推測宇宙中丟失的質量是由小的微弱的恆星和黑洞組成的，儘管詳細的觀察並沒有發現足夠多的此類物體來解釋暗物質的影響。 目前，暗物質的主要競爭者是一個假設的粒子，稱為弱相互作用質點粒子，即WIMP，其行為類似於中子，但質量重於質子的10至100倍，如林肯所說。 然而，這種猜想只引發了更多未解決的問題。
二：我們能檢測到暗物質嗎？
如果WIMP產生了暗物質，那麼它們應該在我們周圍，不可見且幾乎不可檢測。 那為什麼我們還沒有找到呢？ 儘管它們不會與普通物質發生很大的相互作用，但暗物質粒子在穿過太空時總是有少許機會撞擊質子或電子等正常粒子。 因此，研究人員進行了一個又一個的實驗，以研究地下深處的大量普通粒子，這些粒子被遮蔽了可以模仿暗物質—粒子碰撞的干擾輻射。 經過數十年的搜尋，這些探測器中沒有一個取得了可信的發現。 今年早些時候，中國的PandaX實驗報告了最新的WIMP未檢測到。 加州大學河濱分校的物理學家於海波（Hai-Bo Yu）當時對《生命科學》（Live Science）說，暗物質粒子似乎可能比WIMP小得多，或者缺乏使它們易於研究的特性。
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三：暗物質包含多個基本粒子嗎？
普通物質由質子和電子之類的日常粒子，以及由諸如中微子、介子之類的奇異粒子組成。 因此，一些研究人員想知道，構成宇宙物質85％的暗物質是否也可能同樣複雜。 哈佛大學的物理學家安德烈·卡茲（Andrey Katz）對Live Science的姊妹網站Space。com表示：“沒有充分的理由認為宇宙中的所有暗物質都是由一種粒子構成的。” 卡茨說，暗質子可以與暗電子結合形成暗原子，產生與在可見世界中發現的一樣多樣和有趣的構型。 儘管在物理實驗室中越來越多地想到了這樣的建議，但迄今為止，科學家們一直想不出一種方法來確認或否認它們。
四：可能存在暗物質之間的相互作用——暗力嗎？
暗物質可能會受到類似於常規物質所感受到的力的作用。 一些研究人員已經搜尋了“暗光子”，就像在普通粒子之間交換的光子會產生電磁力，只是只有暗物質粒子才能感覺到它們。 正如Live Science先前報道的那樣，義大利的物理學家正在加緊準備將一束電子及其反粒子（稱為正電子）粉碎成鑽石。 如果確實存在暗光子，則電子-正電子對可能會堙滅併產生一種奇怪的載力粒子，從而有可能開啟宇宙的全新領域。
五：暗物質可能是由軸子構成的嗎？
隨著物理學家越來越不喜歡WIMP，其他暗物質粒子也開始受到青睞。 領先的替代品之一是一種假設的粒子，稱為軸子，其重量極輕，升至第31次冪的質量可能比質子還輕10倍。 現在正在一些實驗中尋找軸力。 如Live Science先前報道的那樣，最近的計算機模擬提出了這些軸子可能形成星形物體的可能性，這些物體可能產生可檢測到的輻射，該輻射與被稱為快速輻射爆發的神秘現象非常相似。
六：暗物質有什麼樣的效能？
天文學家透過與普通物質的引力相互作用發現了暗物質，這表明這是使其在宇宙中存在的主要途徑。 但是，當試圖瞭解暗物質的真實本質時，研究人員幾乎沒有什麼可做的。 根據一些理論，暗物質粒子應該是它們自己的反粒子，這意味著兩個暗物質粒子在遇到時會相互堙滅。 自2011年以來，國際空間站上的Alpha電磁光譜儀（AMS）實驗一直在尋找這種堙滅的明顯跡象，並且已經檢測到數十萬個事件。 科學家們仍然不確定這些物質是否來自暗物質，並且該訊號尚未幫助他們確切地確定什麼是暗物質。
七：在每一個星系中都存在暗物質嗎？
由於暗物質遠遠超過了普通物質，因此暗物質通常被認為是組織大型結構（例如星系和銀河星團）的控制力。 因此，奇怪的是，今年早些時候，天文學家宣佈他們發現了一個名為NGC 1052-DF2的星系，該星系似乎幾乎不含任何暗物質。 耶魯大學的彼得·範·多姆庫姆（Pieter van Dokkum）當時對Space。com表示：“暗物質顯然不是形成星系的必要條件。” 但是，在整個夏天，一個單獨的小組釋出了一份分析報告，表明範·多姆庫姆（van Dokkum）的小組錯誤地測量了與星系的距離，這意味著它的可見物質比最初的發現暗淡得多，而且其質量比暗物質還要多。
八：歐洲實驗DAMA / LIBRA結果如何？
歐洲實驗DAMA / LIBRA令人困惑的結果是粒子物理學中一個長期存在的謎團。 該探測器位於義大利格蘭薩索山下的地下礦井中，一直在尋找暗物質粒子的週期性振盪。 當地球繞太陽運動時，它會繞過我們太陽系周圍的銀河暗物質流，有時也稱為暗物質風，因此會產生這種振盪。 自1997年以來，DAMA / LIBRA聲稱可以精確看到此訊號，儘管沒有其他實驗可以看到這樣的訊號。
九：暗物質可以帶電荷嗎？
從一開始就發出訊號，導致一些物理學家提出暗物質可能帶有電荷。 距大爆炸僅1。8億年後，處於嬰兒期的恆星發出了波長為21釐米的輻射。 然後，它被同時存在的冷氫吸收。 當今年2月檢測到這種輻射時，其特徵表明氫比科學家預想的要冷得多。 哈佛大學的天體物理學家朱利安·穆尼茲（JulianMuñoz）假設，帶電荷的暗物質可能從無處不在的氫中吸收熱量，就像漂浮在檸檬水中的冰塊一樣，正如他當時對《生命科學》所說。 但是這一猜想尚未得到證實。
十：普通粒子會分解成暗物質嗎？
中子是具有有限壽命的標準物質粒子。 大約14。5分鐘後，從原子中解脫出來的孤中子將衰變成質子，電子和中微子。 但是，根據《物理評論快報》（Physical Review Letters）7月研究中引用的實驗，兩種不同的實驗裝置對此衰減的壽命略有不同，兩者之間的差異約為9秒。 今年早些時候，物理學家建議，如果有1％的時間，某些中子正在衰變成暗物質粒子，則可以解釋這一異常現象。 來自新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的克里斯托弗·莫里斯（Christopher Morris）和他的團隊監測中子的訊號可能是暗物質，但無法檢測到任何東西。 這項研究表明，他們認為其他衰變情況仍然可能。
十一：暗物質真的存在嗎？
鑑於科學家在嘗試檢測和解釋暗物質方面遇到的困難，一個合理的提問者可能會懷疑他們是否將這一切都弄錯了。 多年以來，很少有物理學家提出這樣的觀點，即我們的引力理論可能根本就是錯誤的，而且基本力在大範圍上的作用不同於我們的預期。 這些建議通常被稱為“修正的牛頓動力學”或MOND模型，它們假定沒有暗物質，並且恆星和星系彼此圍繞自轉的超快速度是引力以令人驚訝的方式表現的結果。 物理學家唐·林肯（Don Lincoln）在《生命科學》的解釋中寫道：“暗物質仍然是一個不確定的模型。” 然而，反對者們尚未說服更大範圍的想法。 最新的證據？ 這也表明暗物質是真實的。
