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暗物质能组成生命吗?小部分暗物质可能会相互作用

admin 2019-08-17 284人围观 ,发现0个评论

新浪科技讯 北京时间8月14日音讯,据国外媒体报道,据科学家估量,惯例物质只占国际总能量的二十分之一,暗物质约占六分之一,剩余部分由暗能量构成。从能量来核算的话,你或许以为惯例物质在很大程度上是无关紧要的,但对大多数人来说,惯例物质才是真实重要的国际组成部分。除了国际学家,简直全部人都将注意力会集在惯例物质上,对暗物质和暗能量毫不介意。

咱们当然更关怀惯例物质,由于咱们本身便是由惯例物质组成的——就像咱们所日子的有形国际相同。咱们重视惯例物质的另一个原因是其丰厚的互动性。通过电磁力、弱核力和强核力等相互效果,惯例物质能够使国际的可见物质构成杂乱、密布的体系。不仅仅是恒星,还有岩石、海洋、植物和动物的存在都要归功于惯例物质的非引力相互效果。就像啤酒中的少量酒精对狂欢者的影响要远远大于对其他成分的影响相同,惯例物质尽管只占能量密度的一小部分,但它对本身和周围环境的影响暗物质能组成生命吗?小部分暗物质可能会相互作用要比暗物质和暗能量显着得多。

咱们了解的可见物质大约占惯例物质的15%。在商业和政治范畴,前1%的人相互影响,主导着决议计划和政策,而剩余的99%的人口供给的基础设施和支撑——包含保护建筑物、保持城市作业以及为人们的餐桌供给食物——则没有得到广泛认可。相同,惯例物质支配着咱们目之所及的简直全部东西,而暗物质,尽管以其无处不在的丰厚性,协助发明了星团和星系,促进了恒星的构成,但对咱们今日周围环境的直接影响十分有限。

咱们周围的全部好像都由惯例物质担任。它让咱们身体得以运动,为咱们暗物质能组成生命吗?小部分暗物质可能会相互作用的经济供给动力;你正在阅览这篇文章的电脑屏幕,以及你能想到的任何事物,也都由惯例物质组成。假如某种事物具有可测量的相互效果,那么它就值得重视,由于它对周围的任何事物都会发作更直接的影响。

一般状况下,暗物质缺少这种风趣的影响和结构。一般的假定以为,暗物质是把星系和星系团凝集在一起的“粘合剂”,但只存在于它们周围的无定形云中。可是,假如这个假定暗物质能组成生命吗?小部分暗物质可能会相互作用不建立,而仅仅由于成见和无知使咱们遭到误导的话,状况又会怎样呢?

粒子物理学的规范模型包含6种夸克,3种带电轻子(包含电子),3种中微子,全部担任力的粒子,以及新发现的希格斯玻色子。假如暗物质的国际也适当丰厚呢?在这种状况下,即便大多数暗物质的相互效果可有可无,可是小部分暗物质或许会呈现相似于惯例物质的相互效果。规范模型中丰厚的粒子和力组成了杂乱的结构,也导致了许多风趣的现象。假如暗物质中含有发作相互效果的成分,那这一部分或许也会发作影响。

假如咱们是由暗物质构成的生物,咱们就会过错地以为惯例物质范畴的粒子都是同一类型的。或许由惯例物质构成的咱们也在犯相似的过错。描绘咱们所知物质最基本组成部分的粒子物理学规范模型十分杂乱,考虑到灯火阑珊处这一点,再假定全部暗物质只由一种粒子组成好像就显得十分古怪。为什么不假定一些暗物质有自己的相互效果呢?

在这种状况下,就像惯例物质由不同类型的粒子组成,而这些基本粒子通过不同的电荷组合相互效果相同,暗物质也会有不同的基本粒子,而且这些不同的新粒子类型中至少有一种会阅历非引力相互效果。规范模型中的中微子在强核力或电磁力效果下不会发作相互效果,而夸克的6种类型却与之相反。

以相似的办法,或许有一种暗物质粒子在引力之外的相互效果十分弱小,或许不发作相互效果,但有一小部分——或许是5%——仍是会发作非引力相互效果。依据咱们在惯例物质国际中所看到的状况,这样的状况或许比一般假定的相互效果十分弱小,或没有相互效果的单个暗物质粒子更有或许呈现。

惯例物质的许多组成部分具有不同的相互暗物质能组成生命吗?小部分暗物质可能会相互作用效果,并以不同的办法对国际作出贡献。暗物质也或许有不同的粒子,它们具有不同的行为,而且或许以可测量的办法影响国际的结构。

令人惊奇的是,简直没有人考虑过,假定只要惯例物质表现出粒子类型和相互效果的多样性是多么荒唐和傲慢。少量物理学家企图剖析不同的模型,比方“镜像暗物质”,描绘了模仿全部惯例物质的暗物质。但这样的比方过于特别,难以了解,其意义很难与咱们所知道的全部相和谐。

还有少量物理学家研讨了暗物质相互效果的更一般的模型,但他们假定全部的暗物质都是相同的,因而阅历了相同的效果。没有人考虑过一种十分简略的或许性,即尽管大多数暗物质不会相互效果,但小部分暗物质或许会相互效果。

一个清楚明了的或许原因是,大多数人会以为,假如阅历相互效果的特别成分只占暗物质存量的一小部分,那么这种新的暗物质类型就或许与大多数可测量的现象无关。咱们乃至还没有调查到暗物质的首要成分,此刻重视其更小的部分好像为时过早。

可是,假如你还记得惯例物质所带着能量只适当于暗物质能量的20%时,你就会发现这个逻辑有什么缺点。阅历更强的非引力相互效果的物质或许比许多弱相互效果的物质更风趣,更有影响力。

咱们现已知道这关于惯例物质来说是建立的。惯例物质在国际组成中占比很低,但影响却很大。在一个细密的惯例物质盘中,恒星、行星、地球乃至生命都能够构成。带电的暗物质成分——尽管纷歧定有这么丰厚——也能够坍缩成圆盘,就像银河系中可见的圆盘相同。它乃至或许分裂成相似恒星的物体。在原理上,这种新的盘状结构能够被调查到,乃至或许比传统观点中占首要位置的低温暗物质成分更简单被观测到。

一旦你开端沿着这些思路考虑,或许性就会敏捷添加。终究,电磁力仅仅规范模型粒子所阅历的几种非引力相互效果之一。除了将电子与原子核结合的力,惯例物质国际的规范模型粒子还通过弱核力和强核力发作相互效果。在惯例物质的国际里或许还存在更多的力,但它们在可到达的能量下有必要极端弱小,由于到现在为止,还没有人调查到它们的任何迹象。不过,即便只存在三种非引力相互效果,也暗示着相互效果的暗物质或许也会阅历非引力相互效果,而不仅仅是暗电磁力。

或许除了电磁力外,核力也暗物质能组成生命吗?小部分暗物质可能会相互作用能效果于暗粒子。在这种或许性愈加丰厚的场景中,通过核焚烧构成的暗恒星能够发明出比现在描绘的暗物质更相似于惯例物质的结构。在这种状况下,暗圆盘中或许存在许多暗恒星,其周围存在着由暗原子组成的暗行星。因而,这些暗物质或许具有与惯例物质相同的杂乱性。

部分相互效果的暗物质明显为估测供给了肥美的土壤,并鼓舞咱们去考虑本来或许无法幻想的或许性。对作家和电影观众而言,暗物质范畴中这种额定的力气及其引发的结果是十分诱人的。它们乃至或许暗示着,国际中或许有与咱们共存的暗物质生命。

但是,状况并纷歧定很风趣。电影摄影师很难拍照这种暗物质生命,当然,咱们和它们都看不见互相。即便暗物质生命存在(或许从前存在),咱们也不知道。你不知道暗物质生命有多心爱——简直必定永久也不会知道。

尽管估测暗物质生命存在的或许性很风趣,但找到一种调查它们,乃至更间接地勘探暗物质能组成生命吗?小部分暗物质可能会相互作用它们的办法却困难得多。人类对系外行星的搜索作业正在尽力进行中,要找到和咱们由相同的物质组成的生命现已满足具有挑战性了,而假如暗物质生命存在的话,其依据将比悠远国际中惯例物质生命的依据愈加难以捉摸。

直到不久前,咱们才总算勘探到了来自巨大黑洞的引力波。咱们简直没有机会勘探到暗物质生命的引力效应——不论它们离咱们有多近。

抱负状况下,咱们期望以某种办法与这一新范畴交流,或许让它们以某种共同的办法与咱们通讯。但假如这种新生命没有阅历咱们所阅历的相同的力,那通讯就无法进行。即便咱们阅历相同的引力,一个小物体或生命方式所施加的引力也简直必定会弱小到无法勘探。只要十分大的暗物质物体,比方横跨银河系平面的圆盘,才会发作可见的结果。

暗物质天体或暗物质生命或许离咱们很近,但假如暗物质的净质量不是很大,咱们就无从得知它们的存在。即便运用最先进的技能,或许咱们现在能幻想的任何技能,也只要一些十分特别的或许性是可验证的。暗物质生命听上去尽管令人兴奋,但并纷歧定会发作咱们会注意到的任何可见结果,这使得它成为一种诱人的或许性,但不会遭到调查的影响。公平地说,暗物质生命的存在是一项艰巨的使命。科幻小说作家们对此进行创造或许没有问题,但对国际而言,要发明出暗物质生命还需要战胜许多妨碍。在全部或许的化学反应中,有多少能保持生命尚不清楚,乃至在那些能保持生命的化学反应中,咱们也不知道终究在哪些环境中才干进行。

尽管如此,暗物质生命在原理上仍是存在的,乃至或许就在咱们的眼皮底下。但假如没有与咱们国际的惯例物质更强的互动,它们的种种状况咱们或许永久都不会知道。但风趣的是,假如暗物质国际中存在相互效果——不论是否与生命有关——其对国际结构的影响终究或许会被咱们测量到,然后咱们才干了解到更多关于暗物质国际的信息。(任天)

作者简介:丽莎兰德尔(Lisa Randall)是哈佛大学的科学教授,研讨理论粒子物理学和国际学。本文节选自她的的《暗物质与恐龙》(Dark Matter and the Dinosaurs)一书。

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