人类为何探究暗物质

来源 :讲刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wwb518
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  什么是暗物质,科学家们为何孜孜不倦地追寻暗物质的足迹,怎样才能捕捉到这种看不见的物质,阿尔法磁谱仪项目又是怎样的一个科学项目呢?
  什么是暗物质
  暗物质是宇宙中看不见的物质。
  现在我们看到的天体,要么发光,如太阳,要么反光,如月亮,但有迹象表明,宇宙中还存在大量人们看不见的物质。它们不发出可见光或其他电磁波,用天文望远镜观测不到。但它们能够产生万有引力,对可见的物质产生作用。研究和分析表明,暗物质在宇宙中所占份额远超目前人类可以看到的物质。宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量,暗物质占宇宙25%,暗能量占70%,我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。
  探测暗物质有何意义
  暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题。
  目前,暗物质的存在已经被人们普遍接受。人们认为暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,更谈不上今天的人类了。暗物质的存在是通过天文观测推测出来的,然而目前被广泛认可的粒子物理学标准模型预言的62种基本粒子中不包含能解释暗物质的基本粒子,因此,探测和研究暗物质很可能导致物理学界新的革命。
  如何探测暗物质
  暗物质的探测方法主要分为直接探测法和间接探测法。
  所谓直接探测法是指直接探测暗物质粒子和原子核碰撞所产生的光学、声学、电子学信号。由于发生碰撞的概率很小,产生的信号也很微弱,通常要把探测装置安装在地下深处。暗物质的间接探测法主要是观测暗物质粒子衰变或互相作用后产生的正电子、反质子、中微子等稳定粒子。由于地球大气的影响,在地面上无法精确测定粒子的能谱,这类实验必须要在空间进行。
  阿尔法磁谱仪项目实际上是一个大型粒子物理实验。暗物质碰撞会产生额外的正电子,这些正电子的特征会被阿尔法磁谱仪精确地测量到。
  阿尔法磁谱仪是如何制造的
  阿尔法磁谱仪主结构的主体是一个外径1.3米、内径1.15米、高0.8米的空心高强度铝制圆柱体。永磁体呈条状插入主结构,其磁场强度高达1400高斯。主结构由中国航天科技一院设计,磁体则由中科院电工所制造,采用的是新型高磁能积钕铁硼材料。“阿尔法磁谱仪1”于1998年6月随美国“发现”号航天飞机升空开始科学探索,但最终没能发现反物质和暗物质。此后,科学家开始研制“阿尔法磁谱仪2”。他们曾尝试用超导磁体代替永磁体。这种方法可以产生更强的磁场,但超导磁体需要液氦冷却,太空中无法补充液氦,这样磁谱仪寿命只有3年。而使用永磁体的磁谱仪的使用寿命长达18年至20年,所以专家们决定沿用永磁体。
  此外,“阿尔法磁谱仪2”在“阿尔法磁谱仪1”的基础上增加了若干新的子探测器。
  阿尔法磁谱仪是如何工作的
  阿尔法磁谱仪的主要本领是能够捕捉探测到太空中“流窜”的粒子。这一本领基于其强大而特殊的磁场。带电粒子进入磁场后轨迹会发生变化,不同带电粒子的轨迹变化也不同,而不带电的粒子的轨迹则不会发生变化,因而观测粒子进入这一磁场后轨迹是否变化,变化程度有何不同,就可以推知这是何种粒子。
  与天文望远镜观测物质发出的可见光和电磁波不同,磁谱仪直接观测粒子本身。因而,磁谱仪能够发现天文望远镜无法发现的暗物质等。
  中国科学家在寻找暗物质竞赛中发挥什么作用
  在寻找暗物质的进程中,中国科学家开始扮演越来越重要的角色。中科院高能物理研究所在此期间承担了大量数据分析工作。此外,中国的东南大学、中山大学和山东大学以及美国麻省理工学院、德国亚琛大学、意大利和法国的科研机构等都参与进来。
  事实上,全球科学界长久以来对暗物质的探索并不止于阿尔法磁谱仪项目。中科院紫金山天文台的科研团队目前正与国内同行合作,加紧研制“暗物质粒子探测卫星”。相比阿尔法磁谱仪,中国正研制的这种卫星耗资少,重量轻,可望在暗物质探测领域取得突破。上海交大以及清华大学研究人员也在国内的地下实验室里孜孜不倦地进行着相关实验。
其他文献
“点名神器”  如今,为了防止大学生逃课,一些老师各出奇招:有拍照点名,课前拍一张,课后再拍一张,防止途中溜号:有蓝牙点名,开启蓝牙设备,直接定位每个学生;还有视频点名、指纹打卡……学生们美其名曰:“点名神器”。“点名神器”究竟是高校的发明,还是教育的尴尬?是学生的叛逆,还是老师的无奈?“抗日剧”居然可以这么拍一颗手榴弹可以炸毁日军飞机;一把飞刀竟然可以灭敌重炮;一个抗日战士居然能把鬼子撕成两半;
期刊
赵无极凭借独特的成长经历,东西合璧的艺术语言,遍布全球的买家收藏圈,成为在艺术市场表现最为稳定的艺术家之一。  2005年S月,赵无极在1985年6月到10月间受邀创作的一幅大型三联画以1804万港元成交,创下当时华人油画拍卖的世界纪录。  2011年10月,《10,1,68》以6898万港元成交,刷新赵无极个人拍卖纪录。  2012年4月,香港苏富比的“20世纪中国艺术拍卖”专场上,总成交价前1
期刊
《三体》三部曲原名“地球往事三部曲”,包括《三体》、《三体II·黑暗森林》、《三体III·死神永生》,是科幻作家刘慈欣的首个长篇系列,由科幻世界杂志社策划制作,重庆出版集团出版。小说讲述了文革期间一次偶然的星际通讯引发的三体世界对地球的入侵以及之后人类文明与三体文明三百多年的恩怨情仇。  在作者的笔下,与“三体文明”的战争使人类第一次看到了宇宙黑暗的真相,地球文明像一个恐惧的孩子,熄灭了寻友的篝火
期刊
著名法籍华裔画家赵无极于4月9日因病辞世,享年92岁。  出生于江苏南通书香世家的赵无极师从林风眠,上世纪50年代开始在巴黎画坛崭露头角,此后蜚声国际,被誉为“西方现代抒情抽象派的代表”。  人们都服从于一种传统,我却服从于两种传统”  赵无极曾以“人们都服从于一种传统,我却服从于两种传统”一语总结自己。  1921年生于北京的赵无极,在一个自由、宽容的家庭环境中长大。童年在南通读书,并学习绘画。
期刊
今年3月,“第一夫人”彭丽媛陪同外访,身着中国本土服装品牌亮相,随即成为全世界瞩目的焦点。作为这些服装的设计者,设计师马可也为人们所关注。  设计师有责任不做过度的设计,不过分地刺激人们的感官欲望而企图引发更多的盲目消费  此次彭丽媛女士出访的衣服都是由你设计的,请问你是怎么考虑整体风格的?如何体现出”第—夫人”的身份?  这是我首次尝试为专人设计,专人设计在我的理解是——在符  合设计师个人审美
期刊
2013年伊始,詹妮弗·劳伦斯先是拿下人生中的第一座金球奖,随后又拿到了人生中的第一个奥斯卡影后。在经历了稳扎稳打的演技淬炼后,这位“90后”正以迅速崛起的姿态,成为好莱坞新生代女星中当之无愧的领军人物。>同别的年轻走红的女演员相比,劳伦斯少了一点叛逆的气质,身材较之她们也相彤见绌,但她扎实的演技和与年龄并不相称的成熟,还是帮助她找到了自己的准确定位  1990年,劳伦斯出生于肯塔基州路易维尔。父
期刊
暗物质的故事发端于1933年。  当时,聪明又古怪的加州理工学院天体物理学家兹维基(Fritz Zwicky)发现了后发星系团的一些奇异之处:尽管其中的星系看似以引力作用相互束缚,但从它们很高的运动速度来看,星系团将不可避免地分崩离析。然而后发星系团却并未瓦解。  难道这个遥远星系团中的恒星比我们星系的恒星更重?或者宇宙中并不处处适用相同的物理定律?尽管看到星系团解体的可能性微乎其乎,难道我们看到
期刊
2013年3月23日,第五届世界中国学论坛在上海举行,辜学武教授应邀在论坛上就中欧关系发展问题发表演讲。  随着中国的崛起和欧债危机的蔓延,中欧双方相互审视的心态正在悄悄发生变化。中国人正慢慢地摆脱“崇欧”心态:与此相对应,欧洲人的对华优越感也正在渐渐消失,现在欧洲对中国崛起的心态究竟如何呢?  许多人只知道欧洲广泛流传着“中国威胁论”和“中国崩溃论”,却不知欧洲人对中国崛起的心态不是用这“两论”
期刊
在我看来,企业家与艺术家颇为相似,因为他们都是“不合群者”。  企业家的工作与艺术家一样,是一种自我表达形式。画画时,艺术家将他的理念和价值观灌注到画布上有时是故意,有时则属于下意识,完工后的画作是艺术家本人的衍生。  同样,当企业家创立一家公司时,他关于世界应当是什么样的观点也会灌输到公司中,这同样代表着他最深切的渴望,使他的公司独一无二、别具个人气质。没人能保证消费者或市场会满意于他的努力成果
期刊
艺术对一个人成就事业,具有着潜移默化的作用为什么企业家要学习一点艺术人文?要回答这个问题,首先我来谈谈学者、企业家、领导人与艺术之间的缘分。  原复旦大学校长、数学大师苏步青写得一手好诗好字,他之前到浦东新区金桥开发区访问时,时任金桥总经理的我接待过他,他还为上海市“金桥杯”应用数学竞赛题了字。  我在读初中、高中的时候,曾经有幸两次见到数学大师华罗庚。他是一位文理兼通的数学家。1953年中科院组
期刊