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[分享] 暗物质晕是最早的宇宙结构
根据瑞士苏黎世大学(University of Zurich)理论物理研究所(Institute for Theoretical Physics)科学家Ben Moore人发表在最近一期自然(Nature)期刊上的研究论文指出:重量约与地球相当、但范围大小约与太阳系相当,如同鬼魅班的暗物质晕(dark matter haloes),其实才是宇宙中各种天体的祖师爷!

目前科学家认为在大霹雳之后2000万年间,宇宙近乎平滑均匀;但物质分布只要有一丁点的不平衡,就会因重力的关系而逐渐聚集变化,最终产生我们现今所见之宇宙。Moore表示:暗物质晕约在大霹雳(big bang)后约2000万年便以成形;这些暗物质晕形成所谓的「重力井(gravitational wells)」,会吸引一般物质并使之「胶结」,大霹雳5亿年之后恒星和星系才得以形成。因此暗物质晕可说是目前宇宙中可见所有天体的基石。这些科学家推测:宇宙中目前仍残留非常多的暗物质晕,其中一个甚至每隔数千年便会穿越地球一次,留下明亮且侦测得到的伽玛射线尾迹。事实上,「暗物质粒子雨」随时随地都会落在地球上,甚至穿越人体,但人体对这些粒子却毫无知觉。

虽然目前已知宇宙总质量的80%是暗物质,但。科学家始终不清楚暗物质的本质,仅知它与组成一般物质的原子迥异。目前科学家并无法直接侦测到暗物质,只能透过一般物质硕到的重力影响来间接得知它们的存在。

Moore等人以苏黎世大学中的 zBox超级电脑、连续计算了数个月之后,才终于得到上述结果。他们利用一种超轻、超对称粒子「neutralino」(有人译为「中性伴随子」,但中译名词尚未统一)随时间的变化来进行计算模拟。neutralino是目前科学家最喜欢的「冷暗物质(cold dark matter)」候选人,也就是说:这些粒子移动速度并不快,因此可以聚集在一起变成一个重力井,让一般物质得以流向这个「井」而聚集。

不过,理论上,neutralino是大霹雳时产生的基本粒子之一;早在二十几年前,科学家就已预言由neutralino组成的大量「暗物质晕」会遍及整个宇宙,但科学家从未侦测到过neutralino,当然也未曾侦测到过暗物质晕。Moore等人的模拟结果的新论点,在于:(1)质量相当于地球质量的暗物质晕首先形成;(2)这些结构的核心相当致密,使得暗物质晕得以从形成一直存在至今;(3)这些小型的暗物质晕会在行程后的星系中四处游走,当通过一般物质时便会与之有重力交互作用。甚至这些暗物质晕会扰动我们太阳系外围彗星故乡—奥特云(Oort cloud),使得彗星落往太阳系内侧,成为我们今日见到的许多长周期彗星。

Moore表示:邀侦测这些neutralino形成的暗物质晕虽很困难、但并非不可能,因为neutralino粒子会互相碰撞而对灭,因此这些暗物质晕持续地辐射伽玛射线。如果在我们有生之年,真的有机会穿越一个暗物质晕,那么就会因距离够进而能轻易侦测到伽玛射线尾迹。最佳的观测地点则是暗物质密度最高的银河中心,或是会移动的暗物质晕核心。密度愈高的区域,neutralino碰撞机率愈高,伽玛射线也愈强。然而,即使如此,观测难度仍然很高,因为就如同要在地球上观察到冥王星表面的一盏烛火一样。

美国航太总署(NASA)计画将在2007年发射GLAST任务,科学家期望GLAST能侦测到暗物质晕的辐射。至于地面的其他伽玛射线观测站,如VERITAS、MAGIC等,或许也有机会侦测到neutralino交互作用所发出的伽玛射线辐射。至于瑞士CERN的大型强子撞击器(Large Hadron Collider)则会在数年前确认这些超对称观念是否正确、超对称粒子是否真的存在。

出处来源:http://www.tam.gov.tw/news/2005/200501/05012802.htm



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献花 x0 回到顶端 [楼 主] From:台湾教育部 | Posted:2005-03-13 13:14 |

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