| 沙漠之虎 |
2021-07-26 09:23 |
美国科学家最新研究结果表明，神秘的暗物质可能就隐藏在地球上。这一有待证实的新发现让科学界为之一振。暗物质隐藏了许多现代物理学的秘密——宇宙的起源和组成、基本粒子的性质、时间的流逝等，涉及相对论、量子力学等物理学中最高深的理论，其重要性可想而知。
暗物质被认为是宇宙的建构单元，但是至今为止，科学家们仍然无法证明它们确实存在。尽管在国际空间站进行的20亿美元的实验发现了暗物质的痕迹，但却从未直接的观测到它的存在....
宇宙中仅5%是可见物质
它是1934年瑞士天文学家弗里兹·兹威基在研究星系团中星系的轨道速度时，为了解决“缺失的物质”问题而提出的概念。当时兹威基经过计算认为，星系的平均质量实际上比根据其亮度计算出的质量大160倍，这就意味着绝大多数物质是不可见的。
起初，兹威基的结论没引起重视，直到约40年后，人们在研究星系中恒星的运动时遇到类似的困难，暗物质的说法才逐渐获得认可。目前，天文学领域很多证据都支持暗物质存在的说法，包括引力透镜(光线在经过星体边缘时受引力场作用发生偏折的现象)研究和宇宙膨胀率。
说到暗物质，这里不得不提到它的“近亲”——暗能量。两者很容易混淆。暗能量是人们在建立宇宙的膨胀模型中提出的假想，指一种充溢空间的、具有负压强的能量，它很好地解释了已被哈勃望远镜证实的宇宙加速膨胀的现状。与暗物质相比，暗能量在分布范围上广得多，占据着宇宙结构的绝大部分。
这次发现是美国明尼苏达大学物理学与天文学院助理研究员安吉拉·莱瑟特与她所在的团队的收获，他们的实验数据源于一个深埋在地下的暗物质探测器——CDMS探测器。该探测器被埋在明尼苏达深达700米的地下，以周围的岩石、塑料、铅、铜等物质来阻止暗物质之外的正常微粒到达探测器，这样可能与暗物质相混淆的宇宙射线和其他粒子就被排除在外了。探测器本身不大，跟冰球相仿，主要由锗元素和硅元素构成。
探测器的构造是基于这样的原理：暗物质主要由“弱相互作用粒子”(WIMP)组成，这种粒子能和锗原子或硅原子发生核反应，产生的特定信号能被探测器捕捉到。一旦观测到信号，就可以确定有WIMP穿过探测器，即“暗物质来了”。研究人员已确认有两个信号可能与暗物质有关。对科学家们来说，此次实验尽管不能完全确定暗物质的存在，却在提高探测精度方面取得了可喜的进步。
需要指出的是，这并不是第一次有研究声称可能发现暗物质。2007年，位于意大利首都罗马附近的巨石峰国家实验室曾发布消息，称探测到了WIMP，一时间引起轰动。但后来有多位学者对巨石峰国家实验室使用的DAMA探测器提出质疑，最终这一发现没有获得科学界认同。
地下寻找暗物质
由斯坦福实验室提供。展示的是工作人员正在LUX实验设施的顶部开展工作。如果一切顺利的话，该项实验获得的结果或将帮助解答长期以来困扰人们的有关宇宙及其起源的谜团....
有评论说说道，即便是发现了信号，也绝不能马上断定暗物质存在。这主要是由于WIMP不是一种被了解得很清楚的粒子，而是一类粒子的总称，至今科学界对WIMP家族有多少种粒子、其物理性质都不甚清楚。另外，用WIMP作为暗物质存在的依据也不一定可靠，因为暗物质与硅或锗原子间的相互作用涉及一系列粒子和力，而WIMP只是其中一种。
自从天文学家发现宇宙中大部分物质都是无形的，他们就试图找出这些模糊的东西可能是什么。不过三十年日益复杂的搜寻仍未发现暗物质的迹象，导致科学家开始质疑关于这种难以捉摸的物质的一些基本观点....
科学家正全力以赴地追循暗物质的足迹。莱瑟特所在的研究小组打算将探测器升级到更灵敏的水平，以期发现更为实质性的暗物质信号。另一个可能在地球上找到暗物质的办法，是依靠高能粒子加速器，它可以将比原子还小的亚原子微粒加速到光速，再进行相互碰撞，这种极大的碰撞能量会产生异常粒子，其中包括暗物质。
暗物质通过引力产生作用
暗物质被认为是一种神秘的宇宙物质，目前的研究发现暗物质只通过引力与周围物质发生相互作用，不参与其他电磁作用。
宇宙之所以能维持现有秩序，只能是因为还有其他物质。而这种物质，目前为止，我们都没有看到并找到，所以，称之暗物质。不过暗物质有多少呢?科学家通过计算，要保持现在宇宙的运行秩序，暗物质的质量，必须5倍于我们现在看到的物质....
科学家已经发现宇宙存在着大量的暗物质，根据冷暗物质的模型，宇宙中暗物质占到了大约27%，我们平时看见的普通物质，比如星系等只占5%左右，那么如何发现暗物质呢?科学家发现银河系中央存在神秘类型的伽玛射线“光束”，推测其有可能来自暗物质的作用，在过去的几年里，科学家一直在争论由暗物质形成的伽玛射线“光束”是否存在。
目前，研究人员使用美国宇航局费米伽马射线太空望远镜对伽玛射线“光束”进行探测，试图确定暗物质是否会产生神秘的“光束”。当前的暗物质理论认为暗物质可能是一类被称为大质量弱相互作用粒子(WIMP)，暗物质粒子质量可能比普通的粒子更大，而且不参与电磁力作用，运动的速度较为缓慢。大质量弱相互作用的粒子被认为拥有自身的“反粒子”，如果两个WIMP粒子碰撞，就是发生湮灭，并发出伽玛光子，这就解释了银河系中央暗物质集聚区为何发现神秘的伽玛射线“光束”，美国宇航局的费米空望远镜已经观测到了这个现象。
阿姆斯特丹大学天体物理学家Christoph Weniger认为目前已经有迹象表明我们已经探测到暗物质粒子，费米望远镜正在对银河系中央天区进行扫描。费米空间望远镜升空以来，已经被用于多个领域的观测，其中包括对脉冲星和超大质量黑洞的发现任务，探索此类天体与伽玛射线之间的关系。哈佛大学天体物理学家道格·芬克拜纳认为费米空间望远镜为暗物质探索提供了一个新的途径，我们已经开始了一个新的观测战略。
科学家们希望确定银河系中央附近是否存在其他类型的伽玛射线，这些“光束”可能处于130GeV左右的能量区间上，对此，科学家也假设了是否是仪器问题导致的观测异常，加州大学天体物理学西蒙娜·穆尔贾称除了130GeV的光子外，我们还在2-3GeV能量区间内发现了低能伽玛射线。
科学家发现人类基因组内“暗物质”
蕴藏在人类基因组内的“暗物质”，比人类原先以为的更加有用。中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组，与计算生物学所杨力研究组，昨天在国际学术期刊《分子细胞》(Molecular Cell)上发表最新合作研究成果：他们发现了一种新的基因组“暗物质”——来源于基因内含子区域的环形RNA新分子，破译了其成环机制，并揭示这类“暗物质”在基因表达调控中有重要功能作用。
人类基因组中存在大量非编码序列，被形象地比喻为人类基因组的“暗物质”，包括基因间非编码序列、内含子非编码序列等。其中，内含子非编码序列转录生成的RNA，在剪接后被酶快速降解，多数没有生物学意义。最早的环形RNA分子是上世纪70年代在RNA病毒中发现的。今年初，大规模基因组测序证实了哺乳动物细胞内也存在环形RNA，定位在细胞浆中。而陈玲玲组发现的环形RNA分子定位在细胞核内，在产生来源、加工生成、功能调控等方面都与前者很不一样，是一类全新的基因组“暗物质”。研究人员还深入探索了其在基因表达调控中的重要功能，原来，它们对本位基因的转录速度、表达水平等都有调节作用。
同期《分子细胞》和最近出版的《自然》(Nature)杂志，都将该研究成果作为研究亮点予以专评。
根据当今宇宙学的观点，宇宙中的大部分物质是暗物质。但这种物质与我们日常体验到的物质十分不同。太阳是太阳系内质量最大的物体，它是由普通物质构成的(质子、中子和电子)。行星、气体、尘埃、等离子体和恒星残骸也都是普通物质....
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