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丁肇中的阿尔法磁谱仪测得的数据能证明有暗物质暗能量吗?
所谓“暗物质”是早在20世纪30年代,瑞士天文学家弗里茨·兹维基(Fritz Zwicky)按引力定律分析星系团的质量、速度,和其间的距离,发现宇宙间应有的质量与实际观测到的质量大得多,认为宇宙间充满暗物质。暗物质与通常物质一样,有引力作用。
进而,观察到宇宙远处某些星体有加速扩张的迹象,而只能认为其间有所谓“反引力”(即斥力)的“暗能量”。
现已判定宇宙间存在大量,大质量的“黑洞”,因为其强大的引力,而使光子也不能逃出相应的视界之外,外界看不见它。但由通常“都普勒公式”是错误地按惯性牵引运动的红移量求得的速度,而得出“星体周围存在所谓‘暗物质’(黑洞)质量”,还未能完全弥补宇宙间存在的所谓“质量缺失”,和否定有反引力的“暗能量”。
因而,认为还很可能有一种普遍存在的,与我们已知的,诸如:质子、电子、中子等,完全不同的,不参与电磁相互作用的,不发光,也就是不发出电磁波,所以看不见的,全新粒子。
但是,如何能实测证明这种“暗能量”粒子的客观存在?
已有多种努力,都没能得到可探测出有反引力的“暗能量”。
但有理论提出,大质量弱相互作用粒子(简称WIMP)是暗物质最有希望的候选者。
2011年,搭载奋进号航天飞机前往国际空间站,有巨大特制超强磁铁的,阿尔法磁谱仪能使太空中穿过它的粒子轨迹发生弯曲,并通过一系列探测器,由粒子的弯曲轨迹分析它的电荷、质量、速度和能量等,判定粒子的性质。据丁肇中教授称,在阿尔法磁谱仪运行的最初18个月中,已经探测了250亿次粒子事件。
现在,诺贝尔物理学奖获得者丁肇中预计在未来两到三周内,就能发布研究成果。
他们一共有六个分析小组对相同的数据结果进行分析。每个物理学家都有他们自己的见解,并保证每个人都能同意彼此的观点。这项工作现在已经完成得差不多了。
但是,他并没有说明,他们各自如何分析出是暗物质的。
在这些粒子事件中,有近80亿次是快速运动的电子及正电子。
并认为大质量弱相互作用粒子的碰撞和湮灭会产生大量电子和正电子。
据悉,此次阿尔法磁谱仪的数据涉及的是0.5至350GeV(10亿电子伏特)质量范围内的正电子—电子比例。这一范围已经是其他实验中,科学家认为可能发现暗物质的上限。
并未参与阿尔法磁谱仪的合作项目的芝加哥大学卡弗里宇宙学研究所的迈克尔·特纳(Michael Turner)教授说:“在对正电子和电子的观测中,如果发现二者比例突然上升然后急剧下降,那就是星系中暗物质湮灭的关键标志,”、 “在能量体系中也要考虑,是否具有各向异性?正电子是从固定的某个方向还是从所有方向出现?”、 “暗物质应该无所不在。因此如果我们发现正电子从某个特定的方向发出,就意味着该信号是来自像脉冲星(一种中子星)一类的天体,而不是暗物质。”、“理论上,这种粒子的质量大约在质子质量的30、40和300倍之间,即在30至大约1000GeV之间,”、“大型强子对撞机能够制造这样质量的粒子,丁肇中的阿尔法磁谱仪能探测到这样质量的粒子湮灭,而位于深地底的探测器对这样质量的粒子也非常敏感。如果非常幸运的话,我们能同时获得有关暗物质的三个特征信号,分别是通过观测粒子湮灭、直接探测粒子以及用大型强子对撞机制造粒子,这三种方法在同样的质量范围内都很灵敏。”
但是,高能粒子的相互作用有多种可能产生电子和正电子,它们的比值的改变怎能归结为是产生于什么“暗物质”?怎能由此而得出探测到所谓“暗物质”的根据?
实际上,按非惯性系导出相应推广的“都普勒公式”和时空引力公式,就有可能全面正确地计算出宇宙间各黑洞的具体质量,而完全消除宇宙的所谓“质量缺失”,也肯定不存在所谓“暗能量”。
但是,丁肇中的阿尔法磁谱仪能探测到250亿次粒子事件,其中有近80亿次是快速运动的电子及正电子,还是很重要的科学成果,应认真分析它们是由什么粒子如何反应的,定能非常有益于具体了解有关粒子的演变规律。
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GMT+8, 2024-7-18 18:25
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