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暗物质是一种假设存在的物质。
过去大量天文学观测中,发现很多疑似违反牛顿万有引力的现象,于是科学家引入了暗物质这种假设存在的物质,然后就能很好的解释这些现象。
而现代天文学,通过天体运动、牛顿万有引力现象、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果,明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中,其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。
结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型,可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%、占宇宙总质能的26.8%比例。
暗物质参与引力,所有质量;暗物质高度稳定,宇宙结构不同阶段都有它存在的证据;暗物质不参与电磁相互作用,暗物质与光子相互作用必须非常弱,也不能参与强相互作用;暗物质运动速度远低于光速,否则宇宙无法在引力作用下形成大尺度结构。
综合这些属性,暗物质粒子不是我们已知的任何一种粒子,这对当前已经统一强、弱、电磁三种相互作用的物理标准模型构成强力挑战。
简单来说,暗物质就像胶水一样,将宇宙中分散的物质拉在一起。
没有了暗物质提供的引力,星系无法形成,天体将直接沿切线飞出去,四散开来,宇宙将混乱一团。只不过暗物质不参与其他三种相互作用,所以我们人类始终找不到它。
为此。
科学家们设计了三种探测方式,来寻找暗物质。
第一种就是直接探测,通过在地下建造实验室,过滤宇宙射线,从而留下纯净的暗物质来轰击锗晶体、碘化钠晶体、液氙、液氩原子核,寻找发热、噪音等现象。
铜鼓地下实验室,就是直接探测。
第二种就是间接探测,发射卫星太空望远镜,测量宇宙射线,寻找超新星爆发时暗物质湮灭产生的宇宙线,过滤掉已知物质的宇宙线,那么剩下的就是暗物质的宇宙线。
悟空号卫星,就是间接探测。
第三种则是粒子碰撞探测,在大型粒子加速器中用普通物质进行碰撞,希望探测到碰撞产生的暗物质粒子。只要参考粒子物理标准模型,发现反应前后能动量不守恒,则可以推算出暗物质粒子参与了反应。
“王院士,又见面了。”
首都,国科大玉泉校区的院长办公室中,杜恪见到了日渐苍老的王院士。
王院士除了是高能所的所长,也是国科大核院的院长,见到杜恪之后显得很高兴:“我也好长时间没见到杜院士你了,智慧空城项目我参与的不多,华夏前进计划也屡次被拒,感觉已经脱离了华夏的主流科学圈子啊……一个超级环,算是把我这几年积累的关系挥霍一空。”
王院士是粒子物理的大牪,可控核聚变之前,他一直在推销环形正负电子对撞机(CERN),从12年推销到22年,期间还与杨振宁争论过到底该不该建造CERN。
然后么。
就一直没有建起来,等到杜恪发明了光笼技术,王院士等高能所的研究员们,在此基础上设计了超级环项目,又开始极力推销。
可惜国家这几年没有余力再去搞超级环这样“无用”项目,毕竟电浆炮、可控核聚变、杜恪领域各方面都要钱。
所以超级环也是推销三年了,连个应和的人都没有。
“并非脱离主流科学圈子,只是国家这几年中心不在基础领域,不过我今天来找王院士你,还就是为了超级环而来。”杜恪笑道。
王院士的一位研究生助理,替杜恪泡好茶之后,磨磨蹭蹭呆在办公室里还不想走。
王院士直接挥手让他出去,然后关上办公室的门,急切询问道:“怎么说?”
“我这几天接连去了铜鼓地下实验室,和悟空号地面指挥中心,调研我国对暗物质的研究,发现进展不大,综合全世界的暗物质研究,依然没有太大的发现。所以,我就想到了加速器,目前来说,已经建成的加速器似乎都太小了,只有王院士你提出来的超级环,有一丝美目。”
“是吗!”王院士很是振奋,“你对暗物质有兴趣了?”
众所周知,杜恪是华夏当今科学界的扛把子,也是大领导最信赖的科学家,智慧空城这么庞大的项目,直接拍板交给一位26岁的科学家,简直不敢想象。
基本上杜恪感兴趣的内容,国家都会跟进,辅助医学院和辅助医学国家实验室,两千亿的投资直接就批下来,惊呆了多少从业人员。
所以。
感觉杜恪对暗物质感兴趣了,王院士是双眼放光,只觉得遮挡在头顶多年的阴霾,终于退缩一丝,然后一束灿烂的阳光洒落下来,让他整个人都暖洋洋的。
“的确有了兴趣,暗物质占据宇宙物质的85%左右,可见物质只占了15%,如果我们可以利用这85%的暗物质,那么绝对是一笔恐怖的资源。比起均散分布的暗能量,我认为暗物质才是我们可以利用的未来资源,所以我就对超级环项目,有了新的期待。”
暗能量。
暗物质。
宇宙中的两大黑暗势力,按照2013年普朗克卫星观测宇宙后给出的结果,宇宙的总质能中,暗能量占68.3%,暗物质占26.8%,普通物质只占4.9%——也就是说,暗能量才是最大势力。
暗能量只是一个名称,最早可以叫做爱因斯坦常数,产生于真空涨落,是一种真空能,真空不空,具有能量,是物质存在的一种状态。
这就是暗能量,暗能量表现为斥力,推动宇宙膨胀,跟引力表现形式刚好相反,有人称它为万有斥力。
但与团结成块的暗物质不同,暗能量无处不在,均匀分布在整个宇宙空间中,并且十分稀少,相当于每立方米空间里只有几个氢原子。按照这个密度,整个太阳系所含的暗能量,也就跟6500万年前,灭绝恐龙的那颗小行星相当大小,对于太阳系来说实在不值一提。
对暗能量的利用,杜恪不觉得有什么可行性,唯独暗物质可以利用。
所以,他的主要目标就是暗物质。
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