暗物质 Dark Matter什么是暗物质?暗物质(包括暗能量)被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中90%以上的物质含量,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到(约5％左右).暗物质无法直接观测得到,但它却能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到.科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设,但直到目前还没有得到充分的证明.几十年前,暗物质(dark matter)刚被提出来时仅仅是理论的产物,但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分.暗物质的总质量是普通物质的6.3倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成.暗物质的本质现在还是个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话,那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致.不过,最近对星系以及亚星系结构的分析显示,这一假设和观测结果之间存在着差异,这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地.通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型,为暗物质本性的研究带来新的曙光. 大约65年前,第一次发现了暗物质存在的证据.当时,弗里兹·扎维奇发现,大型星系团中的星系具有极高的运动速度,除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上,否则星系团根本无法束缚住这些星系.之后几十年的观测分析证实了这一点.尽管对暗物质的性质仍然一无所知,但是到了80年代,占宇宙能量密度大约20%的暗物质以被广为接受了. 在引入宇宙膨胀理论之后,许多宇宙学家相信我们的宇宙是平直的,而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的（这一临界值用于区分宇宙是封闭的还是开放的）.与此同时,宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙,其中能量密度都以物质的形式出现,包括4%的普通物质和96%的暗物质.但事实上,观测从来就没有与此相符合过.虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差,但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值,而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐. 当意识到没有足够的物质能来解释宇宙的结构及其特性时,暗能量出现了.暗能量和暗物质的唯一共同点是它们既不发光也不吸收光.从微观上讲,它们的组成是完全不同的.更重要的是,像普通的物质一样,暗物质是引力自吸引的,而且与普通物质成团并形成星系.而暗能量是引力自相斥的,并且在宇宙中几乎均匀的分布.所以,在统计星系的能量时会遗漏暗能量.因此,暗能量可以解释观测到的物质密度和由暴涨理论预言的临界密度之间70-80%的差异.之后,两个独立的天文学家小组通过对超新星的观测发现,宇宙正在加速膨胀.由此,暗能量占主导的宇宙模型成为了一个和谐的宇宙模型.最近威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe,WMAP）的观测也独立的证实了暗能量的存在,并且使它成为了标准模型的一部分. 暗能量同时也改变了我们对暗物质在宇宙中所起作用的认识.按照爱因斯坦的广义相对论,在一个仅含有物质的宇宙中,物质密度决定了宇宙的几何,以及宇宙的过去和未来.加上暗能量的话,情况就完全不同了.首先,总能量密度（物质能量密度与暗能量密度之和）决定着宇宙的几何特性.其次,宇宙已经从物质占主导的时期过渡到了暗能量占主导的时期.大约在“大爆炸”之后的几十亿年中暗物质占了总能量密度的主导地位,但是这已成为了过去.现在我们宇宙的未来将由暗能量的特性所决定,它目前正时宇宙加速膨胀,而且除非暗能量会随时间衰减或者改变状态,否则这种加速膨胀态势将持续下去. 不过,我们忽略了极为重要的一点,那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了.宇宙尽管在极大的尺度上表现出均匀和各向同性,但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团、巨洞以及星系长城.而在大尺度上能过促使物质运动的力就只有引力了.但是均匀分布的物质不会产生引力,因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落,而这些涨落会在宇宙微波背景辐射（CMB）中留下痕迹.然而普通物质不可能通过其自身的涨落形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留下痕迹,因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来. 另一方面,不与辐射耦合的暗物质,其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍.在普通物质脱耦之后,已经成团的暗物质就开始吸引普通物质,进而形成了我们现在观测到的结构.因此这需要一个初始的涨落,但是它的振幅非常非常的小.这里需要的物质就是冷暗物质,由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名. 在开始阐述这一模型的有效性之前,必须先交待一下其中最后一件重要的事情.对于先前提到的小扰动（涨落）,为了预言其在不同波长上的引力效应,小扰动谱必须具有特殊的形态.为此,最初的密度涨落应该是标度无关的.也就是说,如果我们把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和,那么所有正弦波的振幅都应该是相同的.暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱（其谱指数n=1）.WMAP的观测结果证实了这一预言,其观测到的结果为n=0.99±0.04. 但是如果我们不了解暗物质的性质,就不能说我们已经了解了宇宙.现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞.但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的,暗物质中的绝大部分现在还不清楚.这里我们将讨论暗物质可能的候选者,由其导致的结构形成,以及我们如何综合粒子探测器和天文观测来揭示暗物质的性质.。
奇异粒子飞出了南极，它是否能撬开新物理学大门？你怎么看？
ANITA天线其实是一个在南极的气球，它探测到从地面上射向高空的高能粒子，也就是你说的奇异粒子，这当然是令人困惑的。我们知道，地球内部不可能射出高能粒子，现在还不清楚你说的这个高能粒子的能量到底多大，但我们知道，同样在南极，还有一个在地下的冰立方项目。在冰立方项目中，主要是探测到了能量巨大的中微子，这些中微子估计来自遥远的外太空，而不是地球上产生的。
地球内部不可能产生高能中微子。所以，我觉得，从地下钻出来的高能粒子，很可能是高能中微子。因为只有中微子才是我们的标准模型中存在的那种穿透能力很强的粒子。至于有的人说的暗物质粒子，虽然说暗物质粒子的理论穿透能力也很强，但毕竟这个粒子是我们从来没有探测到过的。我们不能一口咬定ANITA天线探测到的是暗物质粒子——因为这玩意没有坚实的数据支持，是很难定性的。
有人说暗物质占宇宙的96%，人类为何感知不到它的存在？对此你有什么看法？
有人说暗物质占宇宙的96％，人类为何感知不到它的存在？对此你有什么看法？♥个人观点认为：宇宙中最大的一股势力……暗势力之一“暗物质”。在宇宙学中，暗物质是指那些自身不发射电磁辐射，也不与电磁波相互作用的一种物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗物质存在最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。
正所谓暗物质演变出炉，挑战现有物理认知。之所以将其称为暗物质而不是物质，就是因为它与一般普通物质有着根本性的区别。普通物质就是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看得见、摸得着的东西，小到原子，大到宇宙星体，近到身边的各种物体，远到宇宙深处的各种星系。普通物质总是能与光或者部分波发生相互作用或在一定条件下自身就能发光，或者折射光线，从而被人们可以感知，摸得到或者借助仪器可以测量得到，但是暗物质恰恰相反，它根本不与光发生作用，更不会发光，因为不发光又与光不发生任何作用，所以不会反射、折射或散射光，即对各种波和光它们都是100％的透明体。
所以在天文学上用光的手段绝对看不到暗物质，无论是电磁波、无线电还是红外射线、γ射线、X射线，这些统统都毫无用途，故尔不被人们的感知所感觉，也不被目前的仪器所过程。故此为了区分普通物质和这种特殊物质而将这种特殊物质称之为“暗物质”。至于说暗物质占宇宙中的比例已经不那么特别重要了。这里既然提到暗物质，就得知道宇宙中还有一种暗能量。
宇宙暗能量其基本特征是具有负压，在宇宙空间中几乎均匀分布或完全不结团。在威尔金森微波各向异性探测器数据显示，暗能量在宇宙中占总物质的73％。值得注意的是，对于通常的能量（指辐射）、重子和冷暗物质，压强都是非负的，所以必定存在着一种未知的负压物质主导今天的宇宙。理论上讲，找到暗能量，就有可能穿越时空回到过去。
暗能量相比暗物质更是奇特的有过之而无不及，因为它只有物质的作用效应而不具备物质的基本特征，所以都称不上物质，故尔将其称之为暗能量。暗能量虽然也不被人们所感觉也不被目前各种仪器所观测，但是人们凭借理性思维可以预测并感知到它的确存在。暗物质与暗能量被认为是宇宙研 究中最具挑战性的课题，它们代表了宇宙中90%以上的物质含量，而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到(约5% ) 。
暗物质无法直接观测得到，现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、微波背景辐射等发现它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。科学家曾对暗物质的特性提出了 多种假设，但直到目前还没有得到充分的证明。几十年前，暗物质刚被提出来时 仅仅是理论的产物，但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。
暗物质的总质量是普通物质的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜，但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话，那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过，最近对星系以及亚星系结构的分析显示，这一假设和观测结果之间存在着差异，这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。
