科学家通过哪些方法确定暗物质存在？目前确认的暗物质形式是什么？

科学家通过哪些方法确定暗物质存在？目前确认的暗物质形式是什么？

♥回答这个问题得首先了解暗物质和弦。不然将是一头雾水。

●宇宙中的如何物体都可以用三个数字来描述:长度、宽度和高度。如果再加上时间，那么4个数字就可以描述宇宙中的如何事件。

●这里就出现了弦理论→ 弦理论认为宇宙最初是十维的，但由 6 个维度卷曲起来让我们产生了错觉，认为这个尽管弦理论的这个特征听起来很奇妙，但是我们更高的维度。

●但是更高维度如何帮助弦理论统一相对论和量子力学呢？

如果你尝试将引力、核力和电磁力统一到一个理论中，你就会发现在四维空间没有足够的空间来完成这个任务。它们就像拼图 片中无法放在一起的碎片，但是一旦你开始增加，有了越来越多的维度，就会找到足够的空间来拼装这些较低级的理论，就像把拼图拼成一个整体一样。

● 在 20 世纪 60 年代，天文学家研究银河系的自转时，发现了一个奇怪的现象。它旋转得非常快，按照牛顿定律，高速旋转的它应该会散开。然而银河系已经稳定存在了约 100 亿年。事实上，根据传统的牛顿力学，银河系的旋转速度应该是观测到的速度的10倍。

♥这提出了一个重大带有学术性的问题。要么牛顿的方程错了(这几乎是不可想象的)，要么有未知物质组成的不可见暗晕围绕着星系，使星系的质量足以让引力把它们聚集在一起。这也许意味着,我们看到的美丽星系和它们美丽旋臂的图片并不完整，它们实际上被一个巨大的不可见 暗晕包围着，其质量是可见星系的十倍。由于星系的照片只显示了恒星的质量，所以无论是什么东西把质量聚集在一起的，它都不与光相互作用，它必须是不可见的。

●天体物理学家将这种缺失的质量称为暗物质。它的存在迫使科学家修改了理论。过去这些理论认为，宇宙主要由原子构成。现在我们有了整个宇宙中暗物质的分布地图。虽然看不见它，但它会像任何有质量的物体一样使星光发生弯曲。因此，通过分析星系周围星光的扭曲，我们可以用计算机计算出暗物质的存在，并在宇宙中绘制它的分布。可以肯定的是，这张图片显示星系的大部分质量都以这种形式存在。

●除了不可见外，暗物质还有引力，但你不能把它握在手里。因为它根本不与原子相互作用(它是电中性的)，它会穿过你的手、地板然后穿过地球的地壳。它会在纽约和澳大利亚之间振荡，就好像地球根本不存在一样，只不过它会被地球的引力束缚。因此，尽管暗物质是不可的，但它仍然通过引力与其他粒子相互作用。

●有一种理论认为，暗物质是超弦的高频振动。至于这种超弦是什么，呼声最高的候选者是光子的超粒子,它被称为“photino”或“小光子”。它的所有特征都符合暗物质:它不可见，因为它不与光相互作用，但它有重量，而且是稳定的。

●还有另一种方法可以证明这个猜想。因为地球在这种看不见的暗物质中移动，所以人们希望暗物质粒子可能会在粒子探测器内与质子碰撞，从而产生一簇可能被拍摄下来的亚原子粒子。目前世界各地的物理学家都在耐心地等待着在探测器中发现物质和暗物质碰撞的踪迹。诺贝尔奖仿佛在向第一个获得成功的物理学家招手。

●如果发现暗物质，无论在粒子加速器还是地面传感器中，我们都能将其特性与弦理论预言的特征进行比较。通过这种方式将有 证据来评估这一理论的有效性。

●尽管寻找暗物质是证明弦理论的重要一步，但用其他方式或物质来证明也是有可能的。例如，牛顿的万有引力定律支配着恒星和行星这些大物体的运动，但是其对引力在短距离上的作用却知之甚少，比如在几英寸或几英尺内的尺度上的作用。由于弦理论假定了更高的维度，这意味着牛顿著名的平方反比定律(即引力随着距例地减小)在很小的距离上不再成立，因为牛顿定律是建立在三维空间的基础上的。(例如，如果空间是四维空间，那么引力应该与距离的三次方成反比。到目前为止，对牛顿万有引力定律的检验并没有显示出更 高维度上的任何证据，但物理学家没有放弃。)

♥缺失的宇宙，暗物质的搜寻或将成为全新的粒子。 这将是未来科学家、天文学家、物理学家们全心探索研究的主题公园。

知足常乐于上海2019.9.26日