暗物质是什么样的粒子呢|宇宙的大尺度结构终究是什么样子的 (宇宙中的暗物质是什么)

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暗物质是什么样的粒子呢？宇宙的大尺度结构终究是什么样子的？
暗物质有引力，为啥它不会塌缩成一颗天体，甚至是黑洞？
暗物质是什么?

暗物质是什么样的粒子呢？宇宙的大尺度结构终究是什么样子的？

暗物质是一种十分态物质，深刻一点就是咱们看不到却又真实存在的物质。

后来迷信家对宇宙和各大星系的品质计算时总是存在一些误差。

实践的计算结果和实践的预算差得不是一星半点，而是存在几个数量级的差异，这显然就是两个不同的结果。

于是迷信家猜想宇宙存在一种既看不见也摸不着的物质，并且它们有必定的改轿含品质！20世纪70年代，暗物质的存在被正式必需，宇宙实践大一致以后，迷信家们在20世纪70年代末的试验测量中发现中微子存在品质，并且品质在30eV左右（目前测量结果低于该数值），因此，简直一切的迷信家都以为中微子就是暗物质的自身。

暗物质相互间仅仅只要引力的作用，这就造成它的系统动能不受电磁波的影响，这就会造成暗物质构成一个疏松而庞大的晕，并且包裹着个别物质构成的星系。

河汉系的尺度有多大呢？足足80万光年！而暗物质构成的晕所加长的范畴远远大于河汉系80万光年的尺度。

中微子是一种品质十分小的粒子，在宇宙构成的初期具备极高的动能，因此被称作“热暗物质”。

但是，事物都有两面性，雷同存在一种品质比拟大的粒子，在宇宙早期的动能极低，这种粒子被称为“冷暗物质”。

不美观出，目前暗物质共分为两类，即“热暗物质”和“冷暗物质”。

这两种比拟不凡的物质虽然统称为暗物质，不过两者在宇宙中的结构构成却天差地别。

苏联天体物理学家雅可夫•泽尔多维奇曾经指名，热暗物质的动能可以在小尺度上抵制引力的压榨。

因此，在热暗物质为主体的宇宙中，首先会构成一个庞大的薄饼状结构，由于引力的不稳固性，“薄饼”会沿着一个方向坍塌，直至变成一个丝状结构，这还不算完，引力会进一步压榨外部，会从外部碎裂成更小的尺度结构。

相反，在冷暗物质为主体的宇宙之中首先构成的是小品质的团块，神奇的是，不同的团块经过兼并成功“长大”，迷信家给这种结构模型起了笼统的名字—“等级成团”把期间拉到宇宙大爆炸之际，此时的宇宙雏形处于一种高温高热的形态，但是物质密度处处相等，仅仅存在十分庞大的坎坷。

宇宙自降生就在不时收缩，外部温度也在缓慢降低，这将造成物质之间的引力推进宇宙结构的构成。

更令迷信家异常的是宇宙中暗物质的总品质是个别物质的数倍，这些宇宙光明中的“躲藏者”穿凿附会地成为了主导宇宙结构构成的中坚力气。

理想中的宇宙是以哪种暗物质为主体的？换句话说，咱们所处宇宙的结构构成究竟是热暗物质选择，还是冷暗物质选择？这个疑问实践物理学家启动了长达几十年的争执。

哈弗—史密松森天文核心的玛格丽特•盖勒和她的共事经过新的绘图方式出现了一个平面的星系，整个星系6度厚、跨度130度，星系散布十分不平均，而且显著汇集在庞大的纤维结构上，这些纤维状结构又核笑依靠在庞大的泡状空泛结构上。

为了使整个星系的结构构成更好得出现进去，他们甚至制作了一分钟左右的视频，在视频中，宇宙切片缓慢转动，给观众出现了上帝视角，在场的人全都被星系的构成震惊！这显著是热暗物质为主体的宇宙所演变的情景，难道咱们所处的是以热暗物质为主体的宇宙？就在人们以为暗物质之争完结时，事件出现了转折。

英国物理学家乔治•埃弗斯塔修正造了用于凝聚态物理的计算机程序，这可以彻底模拟引力作用下的N体演变疑问。

当一切数据导入计算机程序之后，神奇的事件出现了，星系尺度的暗物质晕率帆滚先构成，星系团级别的暗晕、庞大的气泡状结构、纤维状结构随着期间的演变逐渐构成，这是冷暗物质为主体宇宙构成的典型特色。

这项计算机模拟结果于1983年至1988年陆续宣布，并且，计算机N体数值模拟成为了钻研宇宙演变疑问的规范实践化工具。

长达几十年的宇宙演变争执至此完结，但是结果确实出人预料的。

暗物质有引力，为啥它不会塌缩成一颗天体，甚至是黑洞？

“宇宙中充溢了物质，但神奇的是，大局部物质却隐没不见了。”——Tacitus

暗物质疑问咱们以往说了很多遍，置信你也看的是够够的了。

而且我也以为你如今必需置信了暗物质的存在，由于指向暗物质的证据真实是太多了，并且这些证据相互独立，各不影响，都可以成为佐证暗物质存在的有力证据。

在咱们置信暗物质存在的同时，咱们也了解了它的一些性质，咱们目前以为暗物质是冷的弱相互作用大品质粒子，它可以为星系、星系团的结构稳固、以及大尺度结构的构成提供无足轻重的引力作用。那么当天的疑问就是：假设暗物质出现引力相互作用，为什么它没有构成黑洞或其余结构？

理想上，暗物质确实会出现、也或许只出现引力作用，但它并不会构成任何意义上的结构，例如：暗物质星球？暗物质黑洞？暗物质原子？

早期宇宙中的高能粒子和相互作用

回顾一下宇宙降生的时辰，也就是早期的宇宙，那时空间中不存在目前咱们看到的各种岩石星球、恒星、以及黑洞、甚至过后原子也不存在。

此时的宇宙只是一个炽热、浓密，不时收缩、充溢各种高能物质粒子和不同方式辐射粒子的“陆地”，总的来说就是一锅粥。

在宇宙降生后仅仅几分钟，空间迅速的收缩冷却后，原子核得以构成，此时的还包含电子、中微子、光子，以及暗物质粒子。

当然，此时一切的粒子都是热粒子，在物理学中咱们所说的“热”就代表粒子领有极高的动能，而咱们所说的“冷”就代表粒子的静止速度缓慢。

也就是说，这些粒子此时在空间中以十分高的速度飞来飞去，它们之间会相互施加引力影响，就算是光子这种无品质粒子也会遭到引力的影响。

由于光子领有能量，而能量和品质是等价的，只是不同的变现方式而已。

但是在宇宙中引力并不是惟逐一种相互作使劲。

还有一种特意关键的力叫电磁力，这种相互作用方式是物质粒子出现碰撞，并替换能量的惟一方式。

咱们日常生存中出现的机械碰撞，例如：台球、篮球、乒乓球，或许你打我一拳，我觉得好痛，这些都是电磁相互作用的结果。

那么光子和电子这两种粒子最容易出现碰撞，它们可以经过电磁力十分频繁的相互作用、相互散射。

以替换能量和动量。

原子核也是带电粒桐则子，它也可以和光子出现作用，但原子核的品质比电子要大得多，所以在每次的碰撞中取得和损失的动量更少。

中微子不会出现电磁相互作用，由于它基本不带电，而且除了引力以外，备轮槐它只会出现十分强劲的弱相互作用。

这象征着中微子与其余粒子碰撞就十分稀有。

所以咱们经常据说它可以穿透一切物质。

中微子这么凶猛，但暗物质更牛，就咱们目前所知，它只会经过引力和其余物质包含自身出现相互作用，也就是说暗物质没有所谓的碰撞，不会和任何粒子替换能量，在任何物质背地也是来去自在，只能被其余物质吸引。

这时你或许会想，后来气体云的温度很高，还没有足够冷却，而个别物质还会出现碰撞相互作用，当它们在引力的作用下尝试初次坍缩时，由于核心温度的升高，辐射压力会将物质推开，阻止物质结构的极速方式。但暗物质不会出现与任何物质碰撞，它们就会在引力的作用下，在密渡过高的区域继续增长，知道构成团块结构，发生暗物质星球、星系、黑洞？

但理想上并不会出现这样的事。

为什么暗物质没有构成任何结构

上文说，反常物质一开局塌缩会被辐射压力推开，这时由于气体云温渡过高，还要求冷却。

但宇宙就是一个继续碰撞、冷却的环节，等气体云足够冷以后，物质会在引力的作用下再次塌缩，高密度区域的密度会继续变大，这是由于反常物质在被吸引到一同的时刻，电磁力就会出现作用，使得物质粒子联合在一同，就像胶水一样把物质都“粘”在一同，使得密度越来越大，所以反常物质就可以经过引力坍缩，而后经过电磁力发生约束形态的物体，例如：行星、恒星、星系。

当然原子也一样，假设没有电磁力，原子核和电子也没有任何相关，并不会联合在一同。

那么假设没有电磁力的“粘性”，只要在引力作用会怎样样？物质粒子只会构成一个弥散的、松懈的“疏松”结构。

这就是为什么咱们经常会说，在星系周围存在“暗物质晕”，“晕”这个字你应该能了解，就是一种弥散的结构。

在宇宙的大尺度结构上还有暗物质丝，但没有其余的暗物质结构。

暗物质虽然不能构成结构，但在反常物质构成结构的环节中施展了不小的作用。

在反常物质一开局无法迅速构成结构的时刻，暗物质就首先构成了疏松的暗物质晕，它们可以为反常物质提供仿友引力，以协助一些结构的极速构成，所以咱们说这些弥散、疏松的晕环是当天宇宙中一切约束结构的种子。

当然，这包含：矮星系、个别星系、星系群、星系团、超星系团和细丝结构。

但是假设没有胶水的粘性把暗物质联合在一同，暗物质就注定是当天这种疏松分散的形态。

咱们习气了电磁力的存在，习气了个别物质粘在一同的方式，但假设电磁力隐没，地球也会解体构成于暗物质一样的形态。

所以引力并不是构成一切行星、黑猩、黑洞的惟一要素，还有电磁力的功劳。

上方咱们在举个粒子，更好的了解这一点！

想一下，你手里如今拿一个由个别物质(原子)组成的小球，而后把它扔进来，接上去会出现什么？

疏忽空气的阻力，这个小球会做抛物线静止，回升到最高点而后不时降低直到与地球外表出现碰撞。

其实这个小球是在以地球的质心为焦点沿椭圆轨道静止，是由于地球外表阻碍了小球的椭圆静止。

咱们只看到这个椭圆轨道的一局部，也就是咱们所说的抛物线。

看下图：

假设咱们能把这个个别物质小球换成暗物质小球，状况会大不相反。

假设没有电磁力，就会出现一些奇异的事：

引力这个力很神奇，相比于其余力，咱们最早发现了它的存在，但关于它也是最不了解的一种力。

由于引力太弱了，电磁力比引力强了万亿倍。

咱们不了解引力为何如此的弱。

所以就有迷信家猜想说，或许还存在额外的维度，引力有一局部暴露到了其余维度。

因此暗物质并不能只在引力的作用下构成任何严密的结构，由于仅靠假设积弱的引力无余以把任何物质约束在一同，只能构成松懈的结构。

假设咱们想要构成恒星、行星就必要求有更弱小的电磁力来起作用。