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暗物质的迷雾:它与我们如何相互作用?
暗物质的迷雾:它与我们如何相互作用?


宇宙学中,弄明白所谓的“丢失的宇宙质量”是许多重大挑战中的一个。

天文学家很早以前就知道,银河系是依赖于引力而保持完整的。而该引力则取决于银河系所含物质的总量。银河系同时还在自转,由此产生的离心力驱使其物质飞离自身。

实际上,天文学家所观察到的银河系并未因为旋转而被撕裂。或许,银河系物质产生的引力大到足够阻止其发生。

但是,这一现象却引发了一个难题。天文学家可以看到在银河系中究竟有多少可见的物质。当他们把这些质量加在一起之后,却发现怎么都达不到所需的引力大小。那么,肯定有其他一些东西也在产生引力。

一个构想是,在银河系的尺度中,产生的引力比一般的大。这样很自然就可以产生多余的引力使得银河系凝聚在一起。

 

被暗物质包围的地球想象图

 

另一个构想则是,银河系一定被天文学家看不见的一些物质所充斥着,我们称其为“暗物质”。让我们来算一算,这些玩意儿竟然要占据银河系80%的物质,因此,在我们周围应该有大量存在的。但是它们在哪儿呢?

物理学家也通过各种各样的探测器展开了搜索竞赛。不止一个小组声称他们发现在太阳系中暗物质大量存在的迹象,而且比许多理论预言的还要多得多。如果他们是对的,此时此刻,地球及其养育的万物正在深不见底的暗物质海洋中破浪前行。

 

 

从引力透镜产生的效应,星系团CL0024+17内部被发现存在有一个暗物质圈,在这张哈勃太空望远镜像片里以蓝色显示出来

 

密歇根州立大学的凯瑟琳·弗里兹与瑞典斯德哥尔摩大学的克里斯托弗·萨维奇描述了这一切对于我们人类究竟意味着什么。尽管知道之后我们还是要在暗物质的浓雾中继续前行。

我们知道,不论暗物质是什么,它都不会与普通物质产生太强的相互作用。否则我们早就搞清楚暗物质的作用了。

尽管每秒钟有数以亿计的暗物质粒子穿过我们的身体。其中大部分在通过时都畅通无阻。但是,偶尔某一个暗物质粒子会与我们身体里的原子核发生碰撞。这种情况经常发生吗?

弗里兹和萨维奇计算了在平均尺寸的人体中,有多少原子核与穿过的暗物质粒子发生了碰撞。这里的平均尺寸是指一块主要由氢、氧、碳、氮等元素构成的70公斤的肉块。

 

银河系内发现两个神秘巨泡跨度达6.5万光年

 

他们说,暗物质与人体中氢原子核和氧原子核发生碰撞的可能性很大。关于暗物质的一般假设认为,碰撞一般每年发生大约30次。

但是,如果最新的一次实验结果正确的话,与暗物质相互作用的发生几率比预期的要平常得多,所以,与人体碰撞的次数也要高出很多。弗里兹和萨维奇得到的计算结果是,地球上每个人每年要承受10万次的暗物质粒子碰撞。

这也就意味着,你在读这篇文章的这点儿时间里,很可能已经被暗物质击中了。

弗里兹和萨维奇没有估计在这样的碰撞背景计数率下对于健康的潜在影响。这个取决于能量大小、原子核被击中后的运动方式以及在人体组织附近产生破坏的种类。

这表示,对于个人来说,潜在的风险一定是极其小的。但是对于具有巨大人口数量的人类又意味着什么呢?这对于生物物理学家来说将是令人感兴趣的下一步,当然,这需要一点时间来计算。

出处:科幻公众号

2016-03-24
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