
編者註: 我們詢問了來自各個領域的幾位科學家,他們認為今天最偉大的奧秘,然後我們也添加了一些腦海。本文是LivesSience的“最大謎團”系列中的15篇文章之一。
科學家試圖在宇宙中創建所有問題和能量的詳細清單遇到了一個好奇的問題,其中絕大多數都缺少。
芝加哥大學的宇宙學家邁克爾·特納(Michael Turner)說:“我稱之為宇宙的黑暗面。
實際上,已經發現了宇宙中只有4%的物質和能量。其他96%的人仍然難以捉摸,但是科學家們正處於最遠的空間和地球最深的深處,以解決兩個黑暗的謎語。
缺失
愛因斯坦著名的方程“ e = mc^2”將能量和物質(或質量)描述為一個或相同的圖像,宇宙的圖將能量組合稱為能量密度,簡而言之。發現暗物質的問題是佔宇宙質量/能量餡餅的22%的問題是不相互作用與它。
但它確實表現出重力。
75年前,天體物理學家注意到星系中的異常:銀河群的引力比應該超過其可見的恆星數百倍。
伊利諾伊州費米國家加速器實驗室的天體物理學家斯科特·多德爾森(Scott Dodelson)說:“我們可以非常準確地預測太陽和行星的動作,但是當我們測量遙遠的事物時,我們會看到異常。” “即使我們從未見過任何一個,暗物質是目前最好的解決方案。”
暗物質的另一個標誌是重力鏡頭,類似於光線穿過一塊拋光玻璃的效果。像太陽這樣的巨大物體可以彎曲光,但是暗物質的巨大雲創建“氣泡”在放大,扭曲和復制星系或星星之光的宇宙中。
重力鏡頭最近暴露了子彈簇中看不見的質量的證據以及在戒指中周圍在一群名為ZWCL0024+1652的碰撞星系周圍。
粒子狩獵
儘管有幽靈般的證據,但研究人員尚未將深色物質釘住。多爾森說:“直到我們實際發現粒子,我們還沒有在家。”
粒子物理學家已經檢測到中微子,它們是從陽光下倒出而幾乎不相互作用的極輕的顆粒,但特納說它們在宇宙中佔深色物質的一小部分。
特納談到中微子時說:“我們逮捕了該團伙的一名成員,但沒有逮捕該團伙的領導人。”他認為領導者實際上是一個w夫:弱互動,巨大的粒子。不幸的是,到目前為止,wim只是一種理論。
人們認為,w夫非常沉重,但就像中微子一樣,它們很少碰到物質來產生可檢測的信號。但是,wimps(例如理論上的斧頭或中性顆粒)的想法完全可以碰到可見的物質,這給科學家帶來了希望。
特納說:“這可能很快就會結束。”他指出,明尼蘇達州蘇丹礦山的低溫暗物質搜索和地面下面的其他實驗應該足夠敏感以發現w imp。
反重力
也許最大的奧秘是暗物質的大表弟深色能源。
無形的力被認為是一種大規模的“反重力”,將銀河系簇推開,並導致宇宙的無法解釋,加速膨脹。特納(Turner)認為黑暗能源是所有人的最大謎團,而且從字面上看,因為物理學家預測,它佔宇宙中能量密度的74%。
特納談到難以捉摸的力量時說:“到目前為止,最大的成就就是一個名字。” “我們真的是這個難題的開始。”
特納將深色能量描述為“真正的怪異的東西”,最好將其視為一種彈性,排斥的重力,無法分解成顆粒。特納說:“我們知道它的作用,但我們不知道它是什麼。”
儘管天體物理學家深入探討了空間,以收集有關的更多細節暗能量的影響特納指出,理論物理學家正在專注於解釋力實際上是如何工作的。在這一點上,他開玩笑說,任何物理學家對黑能的解釋都可能足以考慮。
特納說:“如果願意的話,我們正處於黑暗能源存在的犯罪現場。” “這是一個非常有創造力的時期,現在是時候了。”