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地球每隔數(shù)年或穿過(guò)看不見(jiàn)的宇宙暗物質(zhì)墻

地球每隔數(shù)年或穿過(guò)看不見(jiàn)的宇宙暗物質(zhì)墻

2013-01-25 11:34:07

  據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,物理學(xué)家認(rèn)為在宇宙大爆炸后不久,空間中充斥著各種場(chǎng)形成的“力”,由此發(fā)現(xiàn)存在于現(xiàn)代宇宙中的地球時(shí)常穿過(guò)巨大的“暗物質(zhì)墻”,我們已經(jīng)具備了相關(guān)探測(cè)工具來(lái)發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)宇宙中天體質(zhì)量集群的觀測(cè),研究人員確認(rèn)了宇宙中大約有86%的不可看見(jiàn)的暗物質(zhì),但是它們可以產(chǎn)生引力效應(yīng)與普通物質(zhì)發(fā)生相互作用。

  其中最流行的理論認(rèn)為暗物質(zhì)是由大質(zhì)量弱相互作用粒子(WIMP)組成,而這種粒子不通過(guò)電磁力、強(qiáng)核力與普通物質(zhì)發(fā)生相互作用,只通過(guò)弱核力或者引力與我們可見(jiàn)的宇宙物質(zhì)發(fā)生作用,由此我們可以探測(cè)到大質(zhì)量弱相互作用粒子的存在。但是,科學(xué)家多年來(lái)對(duì)該粒子尋找都沒(méi)有結(jié)果。根據(jù)加拿大維多利亞大學(xué)研究人員馬克西姆·波斯佩洛夫介紹:“到目前為止尋找暗物質(zhì)粒子的工作沒(méi)有任何結(jié)果,我感覺(jué)是時(shí)候擴(kuò)大搜索范圍了。”波斯佩洛夫和他的同事們一直在研究一種理論,認(rèn)為宇宙中至少有部分暗物質(zhì)與磁疇壁(domain walls)結(jié)構(gòu)存在關(guān)聯(lián),磁疇壁被認(rèn)為是磁疇之間的邊界層,類似于分布密集的泡沫之間的邊界。

  科學(xué)家們之所以形成這個(gè)觀點(diǎn)是鑒于早期宇宙中充斥著各種奇特的(力)場(chǎng),隨著宇宙的不斷膨脹,溫度也逐漸下降,各種力(場(chǎng))也隨之消失了,由此在當(dāng)代宇宙中留下了殘缺不全的磁域界,并擁有獨(dú)特的力(場(chǎng))性質(zhì)。研究人員波斯佩洛夫認(rèn)為不同(力)場(chǎng)能夠維持相互緊挨的狀態(tài),就需要在磁疇壁間存儲(chǔ)一定的能量,由于質(zhì)量和能量可以互換,由此從宇宙大尺度上看,各種(力)場(chǎng)的磁疇壁結(jié)構(gòu)就如同質(zhì)量群,即暗物質(zhì)。

  假如磁疇壁是緊密相連的,彼此之間的“間隔”足夠致密,那么當(dāng)磁域界的跨度達(dá)到地球和太陽(yáng)之間距離的數(shù)百倍時(shí),地球就會(huì)每隔數(shù)年穿過(guò)磁域界一次,如同一堵看不見(jiàn)的“暗物質(zhì)墻壁”。波斯佩洛夫認(rèn)為我們?nèi)祟愂歉杏X(jué)不出地球穿過(guò)磁域界壁壘時(shí)所發(fā)生的任何變化。雖然我們不會(huì)感覺(jué)到該過(guò)程所發(fā)生的變化,但是磁力計(jì)卻可以,該儀器可以探測(cè)到磁場(chǎng)所發(fā)生的變化。波斯佩洛夫和他的同事在一項(xiàng)新的研究中提到,雖然磁域界內(nèi)部的(力)場(chǎng)環(huán)境無(wú)法對(duì)磁力計(jì)產(chǎn)生影響,但是通過(guò)磁力計(jì),我們可以探測(cè)到地球在穿過(guò)磁域界壁壘時(shí)所發(fā)生的磁場(chǎng)變化。

  到目前為止,“暗物質(zhì)墻壁”仍然未被探測(cè)到,因?yàn)闆](méi)有人可以使用一個(gè)單一的磁力計(jì)在背景噪音干擾下得出相關(guān)讀數(shù)。當(dāng)然,我們永遠(yuǎn)不能說(shuō)這是由于地球穿過(guò)了一個(gè)怪異的磁場(chǎng),或者其他電磁因素導(dǎo)致了磁力計(jì)無(wú)法正常讀數(shù)。為了尋找“暗物質(zhì)墻壁”,科學(xué)家認(rèn)為需要在全世界范圍內(nèi)安放至少5個(gè)探測(cè)器,到目前為止,波蘭和美國(guó)的加利福利亞州已經(jīng)建設(shè)了磁力計(jì)探測(cè)裝置,這些儀器具有相當(dāng)?shù)撵`敏度,可以探測(cè)到到地球穿過(guò)磁域界壁壘時(shí)所發(fā)生的磁場(chǎng)變化。

  但是磁疇壁假說(shuō)無(wú)法完全解釋宇宙中的所有暗物質(zhì),似乎卻可以解析為什么尋找暗物質(zhì)粒子是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。如果我們發(fā)現(xiàn)了磁域界壁壘,那么這一消息似乎可以安慰一下仍然在等待大質(zhì)量弱相互作用粒子發(fā)現(xiàn)結(jié)果的物理學(xué)家們。在本月早些時(shí)候,一個(gè)工作小組在俄羅斯建設(shè)了暗物質(zhì)粒子探測(cè)器,通過(guò)大于24小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行,科學(xué)家稱并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何暗物質(zhì)粒子的跡象。

  根據(jù)哈佛-史密森尼天體物理學(xué)中心的科學(xué)家道格拉斯·芬克拜納介紹,我們也不能確信暗物質(zhì)墻是一定存在的,目前科學(xué)家們保持著樂(lè)觀的心態(tài)對(duì)待大質(zhì)量弱相互作用粒子,即便這個(gè)潛在的暗物質(zhì)粒子被證明是錯(cuò)誤的,也不會(huì)引起太大的波瀾。芬克拜納認(rèn)為研究人員已經(jīng)通過(guò)多種途徑來(lái)尋找大質(zhì)量弱相互作用粒子,但還沒(méi)有任何結(jié)果,這不禁要問(wèn):是否我們的探索道路是完全錯(cuò)誤的死胡同呢?

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