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ZT: 暗物质和暗能量

暗物质和暗能量

by 克里斯·米勒

版权所有©1995年由克里斯·米勒，保留所有权利。这段文字可以自由这么久，因为它仍然是未经编辑的出现与本通知个人在任何媒介之间的重新分配。任何商业或再版的要求提交的书面许可。

科学家们用不同的方法来确定星系的质量已经找到了差距，表明90％的宇宙是一个不能被视为形式的问题。一些科学家认为暗物质是在巨大的物体，比如黑洞，星系看不见，流连形式。其他科学家认为暗物质是很少与普通物质相互作用的亚原子粒子。本文是审查目前的文学。我期待在如何科学家已经确定的质量差异，他们认为暗物质是什么，以及他们如何寻找它，和暗物质如何适合当前理论的起源和宇宙的命运。

1933年，天文学家弗里茨·兹维基研究遥远星系的运动。兹维基估计的一组星系的总质量，测量其亮度。当他用不同的方法来计算星系群的质量，他想出了一个数字，是他原先估计的400倍（1）。这种差异的观测和计算的群众现在被称为“失踪的质量问题。”兹维基的调查结果，没有任何人，直到1970年，当科学家们开始认识到，只有大量隐藏的质量可以解释许多自己的意见（2）。科学家们还认识到，存在着一些看不见的质量也将支持的理论，关于宇宙的结构（3）。如今，科学家正在寻找神秘的暗物质不仅解释星系的引力议案，但也验证当前的理论，关于宇宙的起源和命运。

质量和重量。大众究竟是什么？大多数人会说，质量是你的体重。但科学家称，质量和重量是不同的东西。质量是衡量一个物质的数量 - 有多少东西。，另一方面，重量是重力的影响，有这些东西。重量取决于质量 - 你有更大规模，更多的重力拉你下来，你的体重。当宇航员在太空中漂浮，我们说，宇航员失重。但宇航员仍然有一个身体，所以有质量。

捉迷藏。科学家估计，宇宙的总质量的90％到99％是丢失的问题（4）。其实，“失踪问题”可能会产生误导 - 这是真的缺少光（5）。科学家可以告诉大家，暗物质是存在的，但他们无法看到它。 H. Margon，在华盛顿大学天文系的主席，布鲁斯告诉“纽约时报”承认，我们无法找到90％的宇宙“（6）这是一个相当尴尬的局面。这个问题，科学家们争先恐后地尝试和发现地方和这个暗物质是什么。 “它是什么，是任何机构的猜测，补充说：”博士Margon。确定星系的质量

我们如何衡量宇宙的质量呢？由于宇宙的边界（如果有）是未知的，宇宙的实际质量也是个未知数。但是，科学家们谈论宇宙中的百分比，而不是实数缺少质量。由于大多数的问题，我们可以看到成群成星系一起，所有的星系的总质量，宇宙的质量应该是一个很好的迹象。虽然这是不可能的添加了一个无限的星系数量，科学家们可以推断出宇宙的失踪质量的百分比，估计缺少大规模的星系和星系团（7）。因为科学家（如弗里茨兹维基）的使用不同的技术来确定星系的群众，他们能够感知的质量，他们无法看到。

多普勒频移。科学家们使用的工具来探测星系的运动之一是多普勒频移。很像海洋（7）表面上的波浪声旅行时，他注意到，被发现在1800年由基督教多普勒多普勒频移。多普勒还注意到，当声源移动，声音的音调不同的是，这取决于源是否正在走向或远离观察者。举个例子来说，在火车上的号角。飞驰的火车时，你的号角声，变为较低的音调。这是多普勒频移。列车接近时，声波得到挤到了一起火车的议案。随着列车速度消失，声波被拉长了。

多普勒频移也轻。当光源向你移动，光线变得更蓝（称为蓝移）。当光源正在远离你，光线变得更红（称为红移）。和更快的东西，越远光被转移。但光的多普勒频移是非常微妙的，不能用肉眼检测。科学家们使用的设备，称为光谱测量多普勒频移，并确定如何快速的恒星和星系正（7）。

旋转速度。科学家利用多普勒频移的力量，可以学到很多关于星系的运动。他们知道，星系旋转，因为边查看时，从一个侧面星系的光线是蓝移，从另一个侧面的光线红移。正朝着地球的一侧移动，另一种是搬走。他们还可以在该星系旋转多远光转向（7）确定速度。了解星系的旋转速度有多快，他们就可以计算出银河系的质量数学。
科学家们在银河系旋转的速度接近，他们发现一些奇怪的事情。一个星系中的个别明星应该像我们的太阳系中的行星 - 远离中心的，他们应该移动速度较慢。但是，多普勒频移发现，在许多星系的星星不慢在更远的距离。和最重要的是，星星移动的速度，除了撕裂星系;没有足够的测量质量，提供举行星系（7）所需的重力。
这些高转速表明，银河系中含有较多的质量比计算。科学家推断，银河系的星系是由一个看不见的物质的光环包围，如果能保持在如此高转速的稳定。

看到光明。另一种方法，天文学家用它来确定一个星系的质量（或星系团），只是为了看看有多少光。科学家们可以通过测量到达地球的光线量，估计在银河系中的星星的数目。知道在银河系中恒星的数量，科学家们就可以数学确定星系的质量（1）。
弗里茨·兹维基同时使用这里描述的方法，以确定昏迷超过半个世纪前的星系集群的质量。当他相比，他的数据，他败露失踪的质量问题。建议的光环高转速加强兹维基的调查结果。数据表明，我们称之为宇宙的不到10％的形式，我们可以看到，（8）。现在，科学家们正在努力寻找难以捉摸的暗物质 - 其他90％的宇宙。

暗物质

什么科学家寻找，当他们寻找暗物质？我们不能看到或触摸它：它的存在是隐含的。从微小的亚原子粒子的重量与群众数百万次的太阳（9）10万次，比电子少黑洞暗物质范围的可能性。两个大类，科学家认为暗物质可能的候选人已经被称为马乔（大量的小型天体物理学晕对象），懦夫（弱相互作用大质量粒子）。虽然这些缩略词是有趣的，他们可以帮助你记住哪个是哪个。马乔是大的，强大的暗物质对象大小不等的小星星超大质量黑洞（1）。马乔是由“普通”的问题，这被称为重子物质。懦夫，另一方面，是弱的小亚原子的暗物质候选人，被认为是比普通的事，被称为非重子物质，其他的东西。天文学家搜索马乔和粒子物理学家寻找懦夫。
天文学家和粒子物理学家的反对，他们认为暗物质是什么。沃尔特·斯托克韦尔，在加州大学的粒子天体物理中心的暗物质队大学伯克利分校，介绍了这种差异。 “我们发现什么是暗物质的性质将有很大的影响粒子物理学和天文学上的争议开始，当人们提出这个问题可能是什么理论 - 之间的第一次分裂是普通的重子物质和非重子物质“（10）。由于马乔太远懦夫太小看出，天文学家和粒子物理学家设计的方式试图来推断它们的存在。

马乔

大质量致密晕对象是不发光的物体，使星系周围的光环。马乔被认为是主要的褐矮星和黑洞（2）。像许多的天体，它们的存在已经由理论的长期预测之前，有任何证据。描述（7）恒星形成的理论预测的褐矮星的存在。阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论（11）黑洞进行了预测。

褐矮星。褐矮星的氢 - 我们的太阳相同，但它们通常要小得多。像我们的太阳的形式，根据自身重力和巨大压力的氢倒塌群众发起核反应时，发光和能源之星。褐矮星是正常的恒星不同。由于其相对较低的质量，褐矮星没有足够的引力，点燃时，它们形成（7）。因此，褐矮星是不是一个“真正的”明星;重力一起举行的，它是一个氢气的积累。褐矮星放出一定的热量和少量的光（7）。

黑洞。与褐矮星，黑洞，有一个问题多如牛毛。进入一个相对较小的地区根据自身的巨大引力的“坍塌”的所有问题。黑洞是如此密集，任何过于接近它，即使是光的，无法逃脱它的引力场（11）拉。在安全距离的恒星将绕在黑洞周围，就像行星围绕太阳（7）的议案。黑洞发出的光，他们是真正的黑色。

检测马乔

天文学家们正面临着不少挑战与检测马乔。他们必须检测，对天文距离，很少或没有光的东西，让。但任务变得更加容易，天文学家创造更精致的望远镜和马乔检测技术。

与哈勃望远镜搜索。与修理哈勃太空望远镜，天文学家可以检测出在我们自己和附近的星系晕的褐矮星。哈勃太空望远镜所产生的图像，但是，没有发现褐矮星，天文学家希望能找到大量。 “我们预计[哈勃图像]将覆盖淡淡的，红的明星墙墙”报道，弗朗切斯科Paresce高等教育纪事约翰斯·霍普金斯大学太空望远镜科学研究所（5）。研究结果是令人失望的 - 哈勃的研究估计，褐矮星构成星系晕的问题，只有6％（12）为基础计算。

引力透镜。天文学家使用了一种称为引力透镜在寻找暗物质晕对象。引力透镜一颗褐矮星或黑洞的光源，如恒星或星系，地球上的观察者之间传递时发生。对象集中的光线，造成光源照亮（13）。天文学家们努力寻找的告密者的增白，指出存在男子气概的夜空照片。
不会一个强壮男子挡光吗？如何才能像一个镜头暗物质的行为呢？答案是重力。爱因斯坦在1919年证明了引力弯曲光线（13）。他预测说，这是一个明星，背后的太阳的位置，可见日全食期间。爱因斯坦是正确的 - 太阳引力弯曲的光线从恒星和它在太阳旁边出现。

天文学家不仅可以检测马乔与引力透镜技术，但它们也可以计算确定距离和时间的镜头效果（13），男子气概的质量。虽然引力透镜以来一直称为爱因斯坦的示范，天文学家们才开始使用的技术在过去的两年或三年为马乔。
引力透镜的项目包括的男子气项目（美国和澳大利亚），EROS的项目（法国），和Ogle的项目（美国和波兰）。从这些项目的初步数据表明，与人民群众之间，木星和太阳（9）镜头的对象的存在。

盘旋的明星。另一种方法来检测一个黑洞注意到，它在它周围的物体的引力作用。当天文学家看到恒星周围的东西盘旋，但不能看到的东西是什么，他们怀疑是一个黑洞。和观察盘旋对象，天文学家可以得出结论，实际上，黑洞确实存在。
在1995年1月，美国和日本科学家组成的团队，宣布在美国天文学会会议上（14）一个巨大的黑洞存在的“令人信服的证据”。由的诚Miyosi博士的水泽天文台天文地球动力学和詹姆斯·莫兰博士，哈佛 - 史密森天体物理中心的带领下，本组计算盘旋确定黑洞的质量恒星的多普勒频移的旋转速度。这个黑洞有一个质量相当于我们的太阳的36亿美元（15）。尽管这一结果和其他类似的是令人鼓舞的，大男子主义的研究人员都没有开启足够的褐矮星和黑洞的帐户缺少的质量。因此，大多数科学家承认，暗物质是一个重子马乔和非重子懦夫的组合。

懦夫

在努力寻找失踪的90％的宇宙粒子物理学家的理论存在着微小的非重子的粒子，是从我们所说的“普通”的问题不同。小于原子，被认为是弱互动重粒子有质量，但通常是与重子物质的引力相互作用 - 他们穿过普通物质。由于每个窝囊废只有少量质量，需要有一个大数目，以弥补缺少的物质的散装。这意味着，数百万的懦夫通过普通物质的传递 - 地球，你和我 - 每几秒钟（8）。虽然有些人声称，懦夫，提出不仅是因为他们提供失踪问题的问题“速战速决”，大多数物理学家认为是懦夫不存在（4）。据沃尔特·斯托克韦尔，天文学家也承认，至少有一些失踪的事，必须是懦夫。 “我觉得自己会告诉你，他们不能说马乔弥补暗物质”（10）的大男子主义团体。懦夫搜索的问题是，他们很少互动与普通的事，这使得他们很难察觉。

检测懦夫。希望所有的证明懦夫存在上休息，有时，一个懦夫会与普通物质相互作用的理论。懦夫，因为可以通过普通物质，可以采取一种罕见的WIMP的交互发生在一个坚实的对象。检测一个懦夫的诀窍是见证这些相互作用之一。粒子天体物理中心的博士，陈智思Sadoulet和沃尔特·斯托克韦尔希望能够做到这一点。其项目涉及大晶体冷却到几乎绝对零度，这限制了它的原子的运动。 WIMP的交互与晶体中的原子产生的能量，然后将其热（8）文书上注册。因为他们的研究仍在进行中，有没有结果。
在南极类似的WIMP的检测项目正在进行中。，阿曼达项目（南极μ介子和中微子探测器阵列）是芝加哥大学，普林斯顿大学的合作，和AT＆T，这是由国家科学基金会的部分资助。 AMANDA的科学家将在南极冰层深处的检测仪器。像伯克利分校的团队，而不是使用一个晶体，阿曼达组作为WIMP粒子探测器（16）南极冰盖本身。

暗物质和宇宙

寻找暗物质是比解释不符，在银河系的质量计算。缺少的物质问题都有人质疑有关宇宙是如何形成的，目前的理论的有效性，以及如何将最终结束。

宇宙大爆炸。在1950年中期的新的理论，宇宙是如何形成的出现。宇宙大爆炸理论认为，宇宙大爆炸开始。理论从多普勒演变的转移星系的观测（17）。看来，无论哪个方向天文学家指出他们的望远镜，从星系中心的光线红移。（旋转速度造成的多普勒频移只能被发现在星系的两侧。）观测红移星系在每一个方向，意味着一个膨胀的宇宙在各个方向扩张。
宇宙大爆炸理论是目前我们的宇宙起源说，所有存在的问题是，在同一时间，压缩成一个单一的点模型。宇宙大爆炸，所有的物质均匀分布在各个方向。然后事情开始聚集在一起，通过重力吸引，形成我们今天所看到的恒星和星系。由大爆炸产生的膨胀是大到足以克服重力。我们仍然可以看到该部队的影响，当我们看到红移星系。

结块。宇宙大爆炸理论的问题之一是其未能解释如何能形成恒星和星系在一个年轻的宇宙被均匀地分布在各个方向。开始结块？平稳的宇宙中，每个粒子上的所有其他粒子有相同的引力作用，宇宙将保持不变（6）。但是，提供了最初的重力让星系形成。物理学家建议为解决暗物质懦夫。因为只有懦夫重子物质的引力影响，物理学家说这可能是暗物质星系的形成（6）的“种子”。 “我们并没有完全成功的星系形成模型，”沃尔特·斯托克韦尔说，“但迄今最成功的车型似乎需要大量的非重子暗物质”（10）。

封闭，开放和持平。预测宇宙的未来（17）目前有三种情景。如果宇宙是封闭的，引力将赶上膨胀和宇宙最终将被拖入单点。该模型表明大爆炸和无尽的一系列“大腹”。一个开放的宇宙中，有超过重力爆炸 - 它会不断扩大永远。和平坦的宇宙有完全足够的重力停止从宇宙膨胀的质量，但没有足够的拉英寸平面宇宙本身据说有1的临界密度。
宇宙的膨胀是否有做失踪肿块？更大规模，更多的重力。无论宇宙是封闭的，开放，或平坦，取决于有多少质量。这是暗物质的图片。如果没有暗物质，临界密度介于0.1和0.01之间，与我们生活在一个开放的宇宙。如果有一大堆的暗物质，我们可以生活在一个封闭的宇宙。只是适量的暗物质，我们生活在一个平面的宇宙。暗物质存在的数量决定宇宙的命运。

许多理论。科学家们的理论来回折腾。一些持怀疑态度的懦夫;粒子物理学家说，马乔绝不会占到90％的宇宙。有些人，像H.C. ARP，G.勃贝奇，楼霍伊尔，合资Narlikan声称，像暗物质问题的差异，败坏了宇宙大爆炸理论。在自然界中，他们宣称，“我们不相信这是可能的盈利，以推进科学理论推测之间的差距变得太宽，因为我们觉得它有在过去二十年......。一定时间来打开大门不寻求关闭他们将像'标准'和'成熟'的话，他们继续不履行义务的判断理论，是不足“（18）。也有人说，有没有丢失的质量。在他的书，什么事项：无膨胀的宇宙没有大爆炸，巨浪莱利声称，该星系的红移是光变成物质，因为它的年龄，而不是宇宙膨胀（19）的影响。
但像沃尔特·斯托克韦尔的大多数科学家在宇宙大爆炸有信心。 “理论家会想出各种这样或那样的原因，可以或不可以是每隔一年改变他们的想法，”他说。 “我们实验者将与我们的实验提前跋涉。宇宙大爆炸理论，活得比任何这种东西。工作的总体框架很好地解释宇宙是如何今日”（10）。
现在缺少的质量问题正在威胁着人类在宇宙中的再次发生。如果非重子暗物质确实存在，那么我们的世界和它的人民将被删除，甚至更远的中心。博士Sadoulet告诉纽约时报“，”这将是最终的哥白尼革命。我们不仅是因为我们知道它在宇宙的中心，但我们甚至不相同的东西，作为最宇宙，我们只是这个小的过剩，是微不足道的现象，宇宙是完全不同的“（20）。
暗物质发现可能会影响我们认为我们在宇宙中的位置。如果科学家证明，非重子物质的存在，这将意味着，我们的世界和它的人民的东西，其中包括物理宇宙的极小部分。然而，这种性质的一个发现，可能不会影响我们的生活一天到一天的过程。 “我很难想象的事实，宇宙是不是重子等困扰的人有多少人甚至不知道什么重子的手段？”沃尔特·斯托克韦尔意见，“宇宙的大部分是比人类的东西。如果他们的理念已经接受人类并非宇宙的中心，然后说质子和中子是不是宇宙的中心似乎并不像许多给我的舒展“（10）。暗物质发现将给予我们的唯一可能是一些观点。

参考文献

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2。 griest，金。暗物质：“搜索懦夫和马乔。”纽约科学院的史册。卷688。 1993年6月15日：390-407。

3。 gribben，约翰。欧米茄点：搜寻失踪的质量和宇宙的最终命运。纽约：矮脚鸡，1988年。

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5。麦当劳，金答：“新发现的宇宙”失踪群众“深化之谜。”高等教育纪事。 23 Nov.1994：A8 - A13高速公路。

6。威尔福德，约翰·诺布尔。 “由于哈勃望远镜的天文危机日益加深，没有发现失踪人员的马萨诸塞州” “纽约时报”。 1994年11月29日：C1-C13时。

7。 zeilik，迈克尔。，和约翰Gaustad的。天文学：宇宙的视野。纽约：约翰·威利父子公司，1990。

8。 trefil，詹姆斯。 “暗物质”。史密森学会。 1993年6月27 - 35。

9。刁，马里奥。 “寻找暗物质。”天空和望远镜。 1994年1月20-24日。

10。斯托克韦尔，沃尔特·K.电子邮件采访。 1995年1 2月。

11。 McIrvin，马特。 “一些常见的关于黑洞的问题。” physics-faq/part2。sci.physics新闻组。 1994年12月5。

12。提问者，詹姆斯·R·“失踪群众谜加深。”航空和空间技术周刊。 1994年11月21日：31。

13。法尔科，Emilio和：纳撒尼尔科恩。 “引力透镜：宇宙双胞胎的焦点。”天文学。 1981年7月18日至22日。

14。威尔福德，约翰·诺布尔。 “新银河黑洞的证据。” “纽约时报”。 1995年1月12：B9。

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18。 ARP，H.C.，等。 “大爆炸续完...”的性质。卷357。 1992年5月28日：287-288。

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