暗物质是一种不发生电磁相互作用力的物质。也就是说,我们不能通过光(电磁波)来观测它。只能通过它与其他物质的万有引力作用才能感知到它的存在。
图:
扬·奥尔特,奥尔特云也是以他命名
在1932年,荷兰科学家扬·奥尔特在观测银河系运动的时候就提出银河系应该有更多的物质。其后,还有一些别的科学家也有类似发现。美国天文学家薇拉·鲁宾在观测星系转速时发现:星系外侧的恒星运行速度明显比万有引力理论预测的速度快。她将这一观测结果写成了论文,并引起了广泛关注。
图:
薇拉·鲁宾
这时,理论界就面临两个选择:一,万有引力定律错了,需要修改;二,还有我们没有发现的物质。显然,万有引力定律经过了无数实验的证实,除了在一些极端情况下需要用广义相对论来解释,其他时候都是正确的。所以,显然还有一些物质大量存在,且没有被我们发现。
现在通过对宇宙的观测发现,普通物质占4.9%,而暗物质则占26.8%,其他的是暗能量。
科学家开始时猜测,暗物质可能是一些黑洞、白矮星、褐矮星等难以被探测到的星体,但后来发现,这些星体只提供了一小部分质量。这些暗物质可能是粒子标准模型之外的一些基本粒子。
图:被暗物质包裹的地球(想象图)
目前最热门的猜测是,它可能是“大质量弱相互作用粒子”。这种粒子还只停留在理论上,这种物质具有比普通粒子大的质量,但不参与电磁相互作用。虽然它大量的分布于我们周围,我们却难以发现它。
由于我们还不知道暗物质是什么,所以,暗物质能不能转换成普通物质还不能回答。 |