暗物质、暗能量、反物质三者之间的存在怎样的关系?

2024-11-21 18:09:46
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回答1:

这三种反物质是暗物质的相似名称。他们都有点奇怪。他们看起来像电影里的恶棍。但事实上,它们在物理学中都起着极其重要的作用,但它们之间并不存在逻辑关系。

反物质

我们现在知道,反物质是一种与普通物质性质相反的物质。基本定义是相反的属性都是相反的。我们最熟悉也最容易理解的是电荷是相反的。那么反物质在我们宇宙中的重要性是什么呢?

在宇宙早期,有大量的反物质与物质同时产生,但由于某种原因,普通物质产生的反物质略多于反物质,约为十亿分之一。结果,在随后的大湮灭中,所有的反物质和普通物质都湮灭了,只剩下一点点普通的物质,最终形成了我们在宇宙中的现在

暗物质

与反物质不同,暗物质没有我们所知道的一些物理性质。比如它没有电荷,不能凝聚,不能吸收和反射电磁波,也就是说,它看不见它就相当于一个隐形人。有什么用?别说,没有它,我不知道怎么编故事

早在20世纪30年代末,科学家就对一些星系团中星系的相互运动进行了观测,发现星系团的可见物质无法提供足够的引力来维持星系的相互运动。后来,对一些星系引力透镜的天文观测也发现,由可见光物质计算出的星系质量不能提供足够的引力产生这些引力透镜效应。

由于这些天文观测与现有理论计算之间存在巨大差异,科学家怀疑这些星系中存在大量不可见物质。后来,科学家测量了银河系和其他漩涡星系周围恒星的速度,再次证明了先前的观察结果,即星系中发光物质估算出的物质质量不足以维持星系外恒星的速度。以这样的速度,星系外围的恒星早已与星系分离并解体。

对于暗物质的支持者来说,已经设计了大量的方法来寻找暗物质,其中中国发射的悟空暗物质粒子探测卫星就是这样做的。其他方法包括探测由对撞机产生的未知粒子,以及类似中微子探测器的地下探测。但到目前为止,还没有找到令人信服的探测结果来证明暗物质的存在。

暗能量

直到上个世纪末,人们才“发现”这个比暗物质更神秘的东西。

这是另一个与理论不符的结果。根据理论,由于重力的作用,膨胀应该越来越慢,但结果恰恰相反。根据观察,大约90亿年前,这种扩张的减速开始减缓,并被缓慢逆转。大约50-60亿年前,扩张完全逆转,从减速扩张到加速扩张。

为了加速膨胀,科学家们用暗物质的方式将其定义为一种未知的能量——暗能量。但与暗物质不同,这次更多的人愿意通过修改理论来解决暗能量问题。如果把它看作一种能量,它将占宇宙总质量能量的68.3%,这种巨大的能力使宇宙摆脱了引力的束缚,加速了宇宙的膨胀。

目前,对暗能量还没有更多的了解,理论物理学家更愿意选择修正理论。主流可能是爱因斯坦宇宙学常数的复兴,它是爱因斯坦在引力场中加入的一个常数项,目的是在广义相对论下维持一个静止的宇宙,从而在物质之间产生排斥力,防止宇宙因引力作用而发生塌缩部分。但是在哈勃观测到宇宙膨胀之后,爱因斯坦去掉了这个常数。然而,由于未知机制的加速膨胀,宇宙学常数项再次受到关注,并试图将其重新纳入引力场方程。