暗物質真的存在嗎？關於暗物質的 8個未解之謎

上世紀30年代，瑞士天文學家弗裡茨·茲威基注意到，遙遠星團中星系相互繞行的速度比它們本應擁有的可見質量要快得多。因此他提出：一種看不見的物質---暗物質，可能會在引力作用下拉動這些星系運動。

從那時起，越來越多的研究人員不斷證實，這種神秘的物質遍佈整個宇宙，但科學家們對暗物質卻一直摸不到頭腦，其中最爲疑惑的地方主要有以下8點，也堪稱是暗物質的8大未解之謎。

第一個問題：什麼是暗物質？

沒有任何研究人員能確定暗物質到底是什麼。大部分情況下，科學家推測宇宙中缺失的質量是由小的微弱恆星和黑洞組成的，但並沒有發現足夠多的此類物體來解釋暗物質的影響。目前被廣泛接受的理論認爲，組成暗物質的是“弱相互作用有質量粒子”，它是一種質量和相互作用強度在電弱標度附近的某種穩定粒子，通過熱退耦機制獲得已知的剩餘丰度，不過這種理論只是衆多理論之一，並沒有得到證實。

第二個問題：我們真的能探測到暗物質嗎？

如果暗物質是由“弱相互作用有質量粒子”構成的，那麼它們應該就在我們周圍，但我們卻並沒有準確探測到。雖然它們不會與普通物質發生太多相互作用，但暗物質粒子在穿過太空時總是有可能撞擊質子或電子等普通粒子。因此，研究人員對地下深處的大量普通粒子進行了一次又一次的實驗，但經過數十年的實驗，並沒有權威的探測發現。

第三個問題：暗物質是否由多個粒子組成？

普通物質由質子、電子、中微子等基本粒子，以及介子等更奇特的“粒子”組成。因此，一些研究人員猜測，佔宇宙物質 85% 的暗物質可能也有同樣的粒子構成方式。比如，暗質子可以與暗電子結合形成暗原子，產生與可見世界中結構一樣的多樣化結構。但迄今爲止，科學家們還沒有找到任何一種方法來確認或否認它們。

第四個問題：暗物質的性質是什麼？

天文學家通過其與普通物質的引力相互作用發現了暗物質，這表明這是其在宇宙中存在的主要方式。但是，當試圖瞭解暗物質的真實本質時，研究人員幾乎沒有什麼可做的。根據一些理論研究，暗物質粒子應該是它們自己的反粒子，這意味着兩個暗物質粒子相遇時會相互湮滅。

第五個問題：每個星系都存在暗物質嗎？

因爲暗物質的重量比普通物質大得多，所以通常說暗物質是組織大型結構（如星系和星系團）的控制力。但奇怪的是，天文學家在新發現了的NGC 1052-DF2星系中，卻沒有發現任何暗物質，這說明暗物質顯然不是形成星系的必要條件。

第六個問題：普通粒子能衰變成暗物質嗎？

中子是具有有限壽命的常規物質粒子。大約每14.5分鐘，一個脫離原子的孤中子就會衰變爲一個質子、一個電子和一箇中微子。但有科學家用兩種不同的裝置做了兩種實驗，顯示衰變的壽命略有不同，它們之間的差異約爲9秒，因此物理學家認爲，如果中子在衰變過程中會產生暗物質粒子，那就能解釋不同實驗條件下中子的衰變事件不同。

第七個問題：暗物質會帶電荷嗎？

最開始物理學家認爲暗物質可能帶有電荷。宇宙初期恆星發出的波長爲21釐米的輻射，然後它被同時存在的冷氫氣吸收。不過，最新的檢測數據顯示，氫氣比科學家預測的要冷得多，這說明帶有電荷的暗物質可能會從無處不在的氫中吸收熱量。

第八個問題：暗物質力真的存在嗎？

除了額外的暗物質粒子外，暗物質可能會經歷類似於普通物質所感受到的力。一些研究人員已經在尋找“暗光子”，這就像在產生電磁力的正常粒子之間交換的光子一樣。有物理學家還準備將一束電子及其反粒子（稱爲正電子）粉碎成鑽石，如果暗光子真的存在，那麼電子-正電子可能會湮滅併產生一種奇怪的載力粒子，這可能會打開一個全新的宇宙區域。