“中国暗物质卫星咋捕捉暗物质?”

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出品:科普中国制造:寒木钓萌监制:中国科学院计算机网络新闻中心

科学家们确信有一种像幽灵一样弥漫在我们周围的神秘物质。 它不会被人们注意到，可以很容易地穿过各自的身体。 在几公里深的地下，各国科学家正在试图捕捉它。 谁能最先发现这样的“幽灵”，将载入史册。

处于被发现的边缘，时间紧迫，各国科学队伍争先恐后！ 我国也不例外。 我国重要的卫星已经升天了。 目的是引出你身边的幽灵。 那也是宇宙的幽灵。 我认为你错了。 那不是中微子，是暗物质。

来自网民的神评论

在科学界，科学家们承认暗物质的存在，但普通的中青却不是。 对暗物质感兴趣，看看相关文案，网友对暗物质的评论简直五花八门，太棒了。

说明暗物质可能需要中国的阴和阳。

以前说有以太网，后来说不存在以太网，现在说有暗物质，不就是以太网改名字吗？

暗物质不是更高阶世界的能量对我们四维世界的影响吗？

暗物质是人死后的灵魂 ……

…。

以上网友们的评论表达了很多人的意见，也有人认为暗物质是科学家们没能很好地解释一点理论而拼凑出来的。

没错！ 我们确实不能“自圆其说”一点理论。 那些理论是什么？ 牛顿的万有引力和爱因斯坦的广义相对论等。

重力也有问题吗？ ！

是的！ 来吧，我们一起看看。 到底发生了什么？

开普勒第二定律的形象

根据开普勒第二定律，行星围绕中央恒星公转时，在同一时间恒星和行星的连接扫描面积相等。 行星距离恒星较远时轨道速度较慢，距离恒星较近时轨道速度较快，因此随着距离的拉近，两者的引力增大，如果轨道速度不增加，离心力也不会增加，结果行星撞击恒星的怀抱，形成气体团，这是不难理解的。

太阳系各行星轨道速度示意图

可以理解的是，在太阳系中，离太阳越近的行星轨道速度越大，距离越近重力越大，如果轨道速度不大，就会被太阳吸入腹部。

想象一下如果我们的地球拥有水星的轨道速度会怎么样

答:当然跳出去，远离地球轨道！ 这就像水滴从旋转的伞里飞出来一样。

同样，如果水星上有地球的速度呢？ 一定会被太阳吞噬。

现在发生了问题。

如何让地球拥有水星的速度，同时让地球保持现在温暖的春天轨道？

回答:提高地球的质量！

地球的质量变大后，与太阳的万有引力增强，这种增加的引力可以抵抗速度增加带来的离心力。

咦，这万有引力在太阳系工作得很好，不是吗？ 看看你这个惊喜！

啊，好像真的没有什么问题啊。 非常抱歉。 否则，离开太阳系，去银河系外玩吧？

图为银河系，最初天文学家们认为银河系属于旋涡银河。 之后，在2005年，用斯皮策空间望远镜确认银河系为棒旋银河。

银河系是一个旋转的大盘子，从上图可以看出，银河系的中心部分最亮。 恒星像恒河砂一样多，也就是说银河系的大部分质量集中在中央部分。

根据开普勒定律和牛顿定律，可以推测星系中央的转速最快，离银心越远，转速越慢。 很简单。 只要把银河系的中央部分看成太阳，把银河系的旋转臂看成行星就行了。

拉普拉斯被称为法国牛顿，对天体力学和统计学做出了杰出的贡献。 有一次，拿破仑读完拉普拉斯写的巨著《天体力学》后，问拉普拉斯。 为什么在你的书里一句话也不说上帝呢？

拉普拉斯:“陛下，我不需要那个假设。 ”。

是的，天体应该怎么运动？ 我们不需要上帝插手。 有牛顿就好了。

所以，根据人类现有的知识，银河系应该是这样运动的。

理论上银河系就是这样运动的

但是？ 观测事实大跌，银河系有这样的动向。

看到了吗？ 试着放在一起吧。

左边是理论驾驶状态，右边是现实驾驶状态

许多观测表明，银河系的旋臂由于远离银心而没有速度下降！

这是怎么回事？ 这就像地球虽然有水星的速度，但没有被甩出轨道一样，不是吗？

怎么解释只有两种可能性

牛顿和爱因斯坦错了，或者现有的物理学有问题，是个大问题！ 想想就兴奋啊。 科学不怕错误，就怕迟迟不发现错误。 ）

或者，银河系外周的旋臂周围有很多不发光的物质，也就是暗物质。 暗物质的质量很大，会增加与银心的引力。 这正如我刚才所说，为了防止地球明明具有水星的轨道速度却被赶出轨道，必须提高地球的质量。

七八十年了。 真的，我想找出牛顿和爱因斯坦的理论到底出了什么问题，但是很遗憾，没有找到。

没有找不到的事！ 一千年后，人们也许会发现万有引力理论的错误！

但既然你花了这一千年，为什么不花几十年研究另一种可能性呢？ 暗物质。

就像福尔摩斯的名言一样，排除一切不可能，剩下的就算不可能，那也一定是真相。

所以科学家们确信宇宙中有暗物质。

其实，科学家们不希望有暗物质这个家伙，但是他们束手无策。 你知道吗？

根据几十年的观测和各种方法的计算，我们平时看到的由原子构成的物质不到5%。

放眼太空，满天的星星，以为看到了宇宙的大部分实体，但滑稽的是，无论我们使用多么先进的望远镜，无论我们仰望多少星星空，我们都能看到。 这真是太令人吃惊了！

暗物质是什么？

如果有人知道暗物质是什么，即使颁发10次诺贝尔物理学奖也是非常合算的。 但是谁也不知道那是什么。 科学家们只能根据各种观测事实和现有理论推测暗物质的一点性质。

伸手不见五指的夜晚，我们看不见黑暗中的人，但可以用普通的红外夜视镜看到。 暗物质不发出电磁波，所以任何装置都看不见。 即使发出电磁波，它也不会吸收，同时也不会反射电磁波。 这是棘手的事情。 也就是说，现在我们不能观察它。

那个能碰吗？ 不，很多科学家认为暗物质其实就在我们身边，它们的速度很快，比步枪子弹的速度快几百倍，它们能轻易穿过我们的身体，我们不会注意到。

这……怎么做？ 像这样的幽灵一样的家伙，到底发生了什么？ ！

报告:有质量，有参与重力的作用！

比如，小明每天进卧室的时候，都会觉得有什么东西在摸他。 但是，小明看不见。 不能碰。 你是说小明应该有多烦躁吗？ ！

是的，科学家们现在也很烦躁。 他们在现代物理学的天空有两大乌云。 一个是暗物质，另一个是暗能量。

又来了。 乌云不要太多啊。 20世纪初，开尔文爵士说物理学的天空上漂浮着两朵乌云，但现在又来了。

但是！

大家不觉得这很幸运吗？ 没有乌云，怎么能拨云见日？

20世纪初的乌云消散，只剩下满天的光辉——相对论和量子力学的诞生。 这两个学科深刻地影响着我们生活的方方面面，甚至你的手机导航，它都是相对论和量子力学的小运用之一。

百年前的乌云让我们很难感受到它的精彩和惊险。 那时我们还没出生，所以感受到的是谁在山顶，他们已经成为伟人，被子孙多次说过。

目前，这两朵乌云，目前研究暗物质的科学团队中最能体会的只有各国。 他们隐约感觉到暗物质在发现的边缘。

中国暗物质探测卫星

既然暗物质如此神出鬼没，我国的探测卫星怎么能捕捉到它呢？ 答案是，探测卫星捕捉不到它。

反而，科学家根据现有理论推测，暗物质是被称为“大质量弱相互作用粒子”的粒子，有可能简称为wimp。 暗物质有很多候选人，但现在wimp是暗物质最有希望的候选人。 大多数粒子都有反粒子。 质子、电子的反粒子分别是反质子、反电子。

科学家们认为wimp也有反粒子，当wimp及其反粒子消失时，或者自身崩溃时，会释放出大量的能量，这些能量经常通过伽马射线、反质子、正电子发射。 我国的探测卫星正好可以探测到这些高能电子和伽马射线，其探测能力超过其他国家已经发射的暗物质探测卫星。

宇宙深处的许多天体也会发出类似脉冲星的伽马射线，但是通过技术和观测的手段可以排除这些不同能量的伽马射线。 如果能够捕捉到前所未有的伽马射线和高能电子，则暗物质释放的可能性极高，将间接地检测出暗物质。

图为我国暗物质探测卫星

这是幸运的。

诺贝尔物理学奖获得者李政道认为暗物质的研究将预示物理学再次发生翻天覆地的革命。 许多前沿科学家预感到，今天物理学面临的情况与19世纪末、20世纪初相对论和量子力学诞生时非常相似。

为了中国四川美丽的锦屏镇，这里有地下暗物质探测实验室。

中国锦屏极深地下暗物质实验室深2400米。

幸运的是，假设暗物质的质量只占宇宙总质量的万分之一，远远少于普通物质，则暗物质会产生重力，但极小，结果，人类必须在数百年或数千年后感知暗物质的存在。

在宇宙中，暗物质的质量比我们能看到的普通物质大很多倍，所以我们可以很容易地知道它们的存在。 对人类来说，或者对我们这一代来说，也许不幸运？

暗物质对于现代人来说，电磁波对于一千年前的古人来说，不同的是，古人不知道有电磁波，我们已经进入天上寻找暗物质。

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