眾所周知,科學家們目前只發(fā)現(xiàn)了宇宙中四種力量,我們的世界被目前四種已知的力量所拉伸、拉扯、擠壓和撕裂,這四種已知的力量構(gòu)成了我們?nèi)粘I畹囊徊糠郑簩⒃雍死壴谝黄鸬谋┡暗膹姶蠛肆α浚簧衩囟智臒o聲息的弱核力,它控制著放射性衰變,并與被稱為中微子的亞原子粒子有關(guān)聯(lián);無處不在的電磁力支配著我們的生活;以及微妙的引力,它目前為止是四種力中最弱的。 ? 問題來了,既然有了四種力量,那么是否存在第五種力呢?如果它存在,又如何能對我們隱藏如此之久呢?但是無論他們在哪里,一點顯而易見的是:他們都很善于躲藏。而這一點很像一種物質(zhì):暗物質(zhì)。 我們知道利用四種基本力,物理學家能夠描繪出我們的亞原子和宏觀世界,任何活動都離不開這四個角色中的一個。然而,在我們的宇宙中,特別是在最大的尺度上,關(guān)于相互作用的謎團仍然很多。當我們縮小到星系或更遠的尺度時,一些可疑的事情發(fā)生了,科學家猜測暗物質(zhì)就是這些神秘事件的始作俑者,而第五種力的關(guān)鍵可能就在暗物質(zhì)身上。并且他們進一步猜測,如果宇宙有第五種力量,那么暗光子可能是它的粘合劑,這些光子將在所有正常物質(zhì)和被稱為暗物質(zhì)的無形物質(zhì)之間進行相互作用。 ? 那么暗物質(zhì)是簡單樸素的呢,亦或是隱藏著許多未知的力量?現(xiàn)在,一個由物理學家組成的國際團隊進行了一場革命性的研究,他們使用了來自世界上最大的原子加速器——大型強子對撞機的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲來尋找宇宙第五種力。但是目前,他們的搜索結(jié)果是空的,這是好事,因為這意味著我們已知的物理定律仍然成立,但同時又讓人失望,因為我們?nèi)匀粺o法解釋暗物質(zhì)。 暗物質(zhì)是一種假想的物質(zhì),據(jù)說占宇宙總質(zhì)量的80%左右。我們并不知道是什么造成了這些額外的無形物質(zhì),但我們知道它的存在,我們最大的線索是重力。通過研究星系內(nèi)恒星的運動和星團內(nèi)星系的運動,以及宇宙中最大結(jié)構(gòu)的演化,天文學家們幾乎一致得出了這樣的結(jié)論:宇宙中存在著比肉眼看到的更多的無形存在。 暗物質(zhì)是看不見的物質(zhì),它根本不與光相互作用。我們之所以知道這一點,是因為如果暗物質(zhì)確實與光相互作用(或者至少,如果它與光的相互作用方式與我們熟悉的物質(zhì)相同),我們現(xiàn)在就已經(jīng)看到了這種神秘的物質(zhì)。但就我們所知,暗物質(zhì)不吸收光,反射光,折射光,散射光或發(fā)射光。對于暗物質(zhì),光只是不受歡迎的角色,所以它甚至可能不存在。 ? 因此現(xiàn)在很有可能有大量的暗物質(zhì)粒子正在穿過你的身體。這條無窮無盡的無形存在通過引力的影響塑造星系的命運,甚至就這樣肆無忌憚地穿過了正常物質(zhì),就像中微子一樣。因為我們不知道暗物質(zhì)是由什么構(gòu)成的,所以我們可以自由地編造各種各樣的場景,既有世俗的,也有幻想的。暗物質(zhì)構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的絕大部分,但它只由一個單一的,高度數(shù)量的粒子組成,除了引力什么也不做。這意味著這種物質(zhì)可以通過引力使自己為人所知,但除此之外,它不會通過任何其他力相互作用。我們永遠永遠也看不到暗物質(zhì)在做別的事情。當然,這一切都是臆想。 當科學家們感到無聊的時候,他們就會為暗物質(zhì)可能是什么以及如何才能探測到它編造一些奇怪的想法。曾有一個有趣的想法認為,這種物質(zhì)偶爾可以通過弱核力與正常物質(zhì)作用。這個想法激發(fā)了當今世界各地的暗物質(zhì)實驗和探測器,但至今未果。 暗光子的出現(xiàn) 隨后,一個被提議的光與暗領(lǐng)域之間的通訊關(guān)鍵出現(xiàn)了,它是一種叫做暗光子的東西(當然,也是假設(shè)),類似于我們熟悉的(光)電磁力光子。我們不能直接看到、品嘗或聞到暗光子,但它們可能會與我們的世界混合。在這種情況下,暗物質(zhì)會發(fā)射出暗光子,這是一種質(zhì)量相對較大的粒子。這意味著它們只在短時間內(nèi)產(chǎn)生影響,這與它們的輕質(zhì)同類產(chǎn)品大不相同。但有時,一個暗光子可以與一個普通光子相互作用,可以改變它的能量和軌道。這將是一個非常罕見的事件,但是很顯然到目前為止,我們并沒有注意到類似電磁學的一些奇怪現(xiàn)象。 ? 所以,即使有暗光子,我們也不能直接看到暗物質(zhì),但我們可以通過檢測電磁相互作用的過程來抓出暗光子的存在。 ? 在一項研究中,物理學家們對歐洲核子研究中心(CERN)第二大粒子加速器——超級質(zhì)子同步加速器(Super Proton Synchrotron) 3年的數(shù)據(jù)進行了分析,然后報告了他們的研究結(jié)果。在這個實驗中,科學家們用質(zhì)子撞擊相當于一堵磚墻的亞原子,并在實驗結(jié)束后觀察所有的碎片。 ? 在這些殘骸中,研究人員發(fā)現(xiàn)了很多電子。在三年的時間里,科學家們計算出超過200億個電子的能量超過了100gev。因為電子是帶電粒子,并且喜歡相互作用,所以這個實驗中的高能電子也產(chǎn)生了大量的光子。如果暗光子存在,那么它們有時會與普通光子相互作用,并從其中一個光子那里竊取能量,這種現(xiàn)象會在實驗中表現(xiàn)為光的缺乏,但最后對暗光子的搜索仍然功虧一簣,然而,對暗光子的研究仍在繼續(xù),未來的實驗將進一步深入這個亞原子世界的生物。 |
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