樓主自己看吧愛看多少看多少^_^什么是暗物質(zhì)？暗物質(zhì)(包括暗能量)被認(rèn)為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題，它代表了宇宙中90%以上的物質(zhì)含量，而我們可以看到的物質(zhì)只占宇宙總物質(zhì)量的10%不到。

暗物質(zhì)無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到?？茖W(xué)家曾對暗物質(zhì)的特性提出了多種假設(shè)，但直到目前還沒有得到充分的證明。【Jeremiah P. Ostriker和Paul Steinhardt 著 Shea 譯】幾十年前，暗物質(zhì)(dark matter)剛被提出來時(shí)僅僅是理論的產(chǎn)物，但是現(xiàn)在我們知道暗物質(zhì)已經(jīng)成為了宇宙的重要組成部分。暗物質(zhì)的總質(zhì)量是普通物質(zhì)的6倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同時(shí)更重要的是，暗物質(zhì)主導(dǎo)了宇宙結(jié)構(gòu)的形成。暗物質(zhì)的本質(zhì)現(xiàn)在還是個(gè)謎，但是如果假設(shè)它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那么由此形成的宇e799bee5baa6e997aee7ad94e4b893e5b19e31333262383664宙大尺度結(jié)構(gòu)與觀測相一致。不過，最近對星系以及亞星系結(jié)構(gòu)的分析顯示，這一假設(shè)和觀測結(jié)果之間存在著差異，這同時(shí)為多種可能的暗物質(zhì)理論提供了用武之地。通過對小尺度結(jié)構(gòu)密度、分布、演化以及其環(huán)境的研究可以區(qū)分這些潛在的暗物質(zhì)模型，為暗物質(zhì)本性的研究帶來新的曙光。 大約65年前，第一次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的證據(jù)。當(dāng)時(shí)，弗里茲·扎維奇（Fritz Zwicky）發(fā)現(xiàn)，大型星系團(tuán)中的星系具有極高的運(yùn)動(dòng)速度，除非星系團(tuán)的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計(jì)算所得到的值的100倍以上，否則星系團(tuán)根本無法束縛住這些星系。之后幾十年的觀測分析證實(shí)了這一點(diǎn)。盡管對暗物質(zhì)的性質(zhì)仍然一無所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大約20%的暗物質(zhì)以被廣為接受了。 在引入宇宙暴漲理論之后，許多宇宙學(xué)家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的（這一臨界值用于區(qū)分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時(shí)，宇宙學(xué)家們也傾向于一個(gè)簡單的宇宙，其中能量密度都以物質(zhì)的形式出現(xiàn)，包括4%的普通物質(zhì)和96%的暗物質(zhì)。但事實(shí)上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質(zhì)密度的估計(jì)上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質(zhì)的總量達(dá)到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時(shí)間變得越來越尖銳。 當(dāng)意識(shí)到?jīng)]有足夠的物質(zhì)能來解釋宇宙的結(jié)構(gòu)及其特性時(shí)，暗能量出現(xiàn)了。暗能量和暗物質(zhì)的唯一共同點(diǎn)是它們既不發(fā)光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)是引力自吸引的，而且與普通物質(zhì)成團(tuán)并形成星系。而暗能量是引力自相斥的，并且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統(tǒng)計(jì)星系的能量時(shí)會(huì)遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質(zhì)密度和由暴漲理論預(yù)言的臨界密度之間70-80%的差異。之后，兩個(gè)獨(dú)立的天文學(xué)家小組通過對超新星的觀測發(fā)現(xiàn)，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量占主導(dǎo)的宇宙模型成為了一個(gè)和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨(dú)立的證實(shí)了暗能量的存在，并且使它成為了標(biāo)準(zhǔn)模型的一部分。 暗能量同時(shí)也改變了我們對暗物質(zhì)在宇宙中所起作用的認(rèn)識(shí)。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個(gè)僅含有物質(zhì)的宇宙中，物質(zhì)密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質(zhì)能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經(jīng)從物質(zhì)占主導(dǎo)的時(shí)期過渡到了暗能量占主導(dǎo)的時(shí)期。大約在“大爆炸”之后的幾十億年中暗物質(zhì)占了總能量密度的主導(dǎo)地位，但是這已成為了過去。現(xiàn)在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時(shí)宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會(huì)隨時(shí)間衰減或者改變狀態(tài)，否則這種加速膨脹態(tài)勢將持續(xù)下去。 不過，我們忽略了極為重要的一點(diǎn)，那就是正是暗物質(zhì)促成了宇宙結(jié)構(gòu)的形成，如果沒有暗物質(zhì)就不會(huì)形成星系、恒星和行星，也就更談不上今天的人類了。宇宙盡管在極大的尺度上表現(xiàn)出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恒星、星系、星系團(tuán)、巨洞以及星系長城。而在大尺度上能過促使物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的力就只有引力了。但是均勻分布的物質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生引力，因此今天所有的宇宙結(jié)構(gòu)必然源自于宇宙極早期物質(zhì)分布的微小漲落，而這些漲落會(huì)在宇宙微波背景輻射（CMB）中留下痕跡。然而普通物質(zhì)不可能通過其自身的漲落形成實(shí)質(zhì)上的結(jié)構(gòu)而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕跡，因?yàn)槟菚r(shí)普通物質(zhì)還沒有從輻射中脫耦出來。 另一方面，不與輻射耦合的暗物質(zhì)，其微小的漲落在普通物質(zhì)脫耦之前就放大了許多倍。在普通物質(zhì)脫耦之后，已經(jīng)成團(tuán)的暗物質(zhì)就開始吸引普通物質(zhì)，進(jìn)而形成了我們現(xiàn)在觀測到的結(jié)構(gòu)。因此這需要一個(gè)初始的漲落，但是它的振幅非常非常的小。這里需要的物質(zhì)就是冷暗物質(zhì)，由于它是無熱運(yùn)動(dòng)的非相對論性粒子因此得名。 在開始闡述這一模型的有效性之前，必須先交待一下其中最后一件重要的事情。對于先前提到的小擾動(dòng)（漲落），為了預(yù)言其在不同波長上的引力效應(yīng)，小擾動(dòng)譜必須具有特殊的形態(tài)。為此，最初的密度漲落應(yīng)該是標(biāo)度無關(guān)的。也就是說，如果我們把能量分布分解成一系列不同波長的正弦波之和，那么所有正弦波的振幅都應(yīng)該是相同的。暴漲理論的成功之處就在于它提供了很好的動(dòng)力學(xué)出發(fā)機(jī)制來形成這樣一個(gè)標(biāo)度無關(guān)的小擾動(dòng)譜（其譜指數(shù)n=1）。WMAP的觀測結(jié)果證實(shí)了這一預(yù)言，其觀測到的結(jié)果為n=0.99±0.04。 但是如果我們不了解暗物質(zhì)的性質(zhì)，就不能說我們已經(jīng)了解了宇宙。現(xiàn)在已經(jīng)知道了兩種暗物質(zhì)--中微子和黑洞。但是它們對暗物質(zhì)總量的貢獻(xiàn)是非常微小的，暗物質(zhì)中的絕大部分現(xiàn)在還不清楚。這里我們將討論暗物質(zhì)可能的候選者，由其導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)形成，以及我們?nèi)绾尉C合粒子探測器和天文觀測來揭示暗物質(zhì)的性質(zhì)。 美國故事影片《暗物質(zhì)》（2007）導(dǎo)演： 陳士錚 主演： 劉燁 （《藍(lán)宇》，《美人草》，《滿城盡帶黃金甲》，《南京！南京！》） 梅麗爾·斯特里普 （《克萊默夫婦》，《索菲的選擇》，《穿普拉達(dá)的惡魔》） 艾登 · 昆 （《This is my Father》，《Bury My Hear at Wounded Knee》） 影片官網(wǎng)： 電影介紹： 《暗物質(zhì)》的故事是從轟動(dòng)國內(nèi)外的留美學(xué)生盧剛槍殺導(dǎo)師事件中獲得靈感而寫成的。劉燁飾演的中國赴美留學(xué)生劉星懷抱諾貝爾獎(jiǎng)的夢想，在萊瑟教授（艾登 · 坤飾）門下研究宇宙學(xué)。劉星違背導(dǎo)師的意愿，一心探索暗物質(zhì)領(lǐng)域的奧秘。他憑借自己的勤奮和天才在研究上取得重大突破，卻因?yàn)樾@政治而遭遇不公，致使夢想破滅，最終走上暴力之路。梅麗爾·斯特里普在影片中飾演熱愛中國文化，關(guān)心中國學(xué)生的大學(xué)贊助人席爾瓦夫人。 電影《暗物質(zhì)》反映了人們?nèi)绾握_面對理想和現(xiàn)實(shí)的差距的問題，也觸及到中美文化之間差異和缺乏相互理解的現(xiàn)實(shí)。影片在2007年日舞電影節(jié)上大受好評，獲得斯隆獎(jiǎng)及兩萬美元獎(jiǎng)金。影片原計(jì)劃2007年八月在北美公映，由于三月弗州槍殺案的影響而推遲到2008年春季。 盧剛事件背景： 1991年11月1日萬圣節(jié)這天，中國留學(xué)生盧剛在剛剛獲得衣阿華大學(xué)太空物理博士學(xué)位的時(shí)候，開槍射殺了3位教授和副校長安-柯萊瑞以及一位和盧剛同時(shí)獲得博士學(xué)位的中國留學(xué)生山林華。槍殺五人之后，盧剛隨即當(dāng)場飲彈自盡。 開槍殺人的盧剛是北京市人，出生于普通工人家庭，18歲考入北京大學(xué)物理系，1984年通過李政道主持的中美物理學(xué)交流計(jì)劃選拔，畢業(yè)后旋即以交換學(xué)生身份公費(fèi)赴美攻讀博士學(xué)位，就讀于衣阿華大學(xué)物理與天文學(xué)系，時(shí)年22歲。盧剛畢業(yè)時(shí)未能獲得最佳論文獎(jiǎng)，并面對巨大就業(yè)壓力，最終釀成悲慘血案。 1991年11月4日，安-柯萊瑞的3位兄弟以她的名義捐出一筆資金，宣布成立安-柯萊瑞博士國際學(xué)生心理學(xué)獎(jiǎng)學(xué)基金，用以安慰和促進(jìn)學(xué)生的心智健康，減少人類悲劇的發(fā)生。最被看好的暗物質(zhì)候選者長久以來，最被看好的暗物質(zhì)僅僅是假說中的基本粒子，它具有壽命長、溫度低、無碰撞的特性。壽命長意味著它的壽命必須與現(xiàn)今宇宙年齡相當(dāng)，甚至更長。溫度低意味著在脫耦時(shí)它們是非相對論性粒子，只有這樣它們才能在引力作用下迅速成團(tuán)。由于成團(tuán)過程發(fā)生在比哈勃視界（宇宙年齡與光速的乘積）小的范圍內(nèi)，而且這一視界相對現(xiàn)在的宇宙而言非常的小，因此最先形成的暗物質(zhì)團(tuán)塊或者暗物質(zhì)暈比銀河系的尺度要小得多，質(zhì)量也要小得多。隨著宇宙的膨脹和哈勃視界的增大，這些最先形成的小暗物質(zhì)暈會(huì)合并形成較大尺度的結(jié)構(gòu)，而這些較大尺度的結(jié)構(gòu)之后又會(huì)合并形成更大尺度的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果就是形成不同體積和質(zhì)量的結(jié)構(gòu)體系，定性上這是與觀測相一致的。相反的，對于相對論性粒子，例如中微子，在物質(zhì)引力成團(tuán)的時(shí)期由于其運(yùn)動(dòng)速度過快而無法形成我們觀測到的結(jié)構(gòu)。因此中微子對暗物質(zhì)質(zhì)量密度的貢獻(xiàn)是可以忽略的。在太陽中微子實(shí)驗(yàn)中對中微子質(zhì)量的測量結(jié)果也支持了這一點(diǎn)。無碰撞指的是暗物質(zhì)粒子（與暗物質(zhì)和普通物質(zhì)）的相互作用截面在暗物質(zhì)暈中小的可以忽略不計(jì)。這些粒子僅僅依靠引力來束縛住對方，并且在暗物質(zhì)暈中以一個(gè)較寬的軌道偏心律譜無阻礙的作軌道運(yùn)動(dòng)。 低溫?zé)o碰撞暗物質(zhì)（CCDM）被看好有幾方面的原因。第一，CCDM的結(jié)構(gòu)形成數(shù)值模擬結(jié)果與觀測相一致。第二，作為一個(gè)特殊的亞類，弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP）可以很好的解釋其在宇宙中的豐度。如果粒子間相互作用很弱，那么在宇宙最初的萬億分之一秒它們是處于熱平衡的。之后，由于湮滅它們開始脫離平衡。根據(jù)其相互作用截面估計(jì)，這些物質(zhì)的能量密度大約占了宇宙總能量密度的20-30%。這與觀測相符。CCDM被看好的第三個(gè)原因是，在一些理論模型中預(yù)言了一些非常有吸引力的候選粒子。 其中一個(gè)候選者就是中性子（neutralino），一種超對稱模型中提出的粒子。超對稱理論是超引力和超弦理論的基礎(chǔ)，它要求每一個(gè)已知的費(fèi)米子都要有一個(gè)伴隨的玻色子（尚未觀測到），同時(shí)每一個(gè)玻色子也要有一個(gè)伴隨的費(fèi)米子。如果超對稱依然保持到今天，伴隨粒子將都具有相同的質(zhì)量。但是由于在宇宙的早期超對稱出現(xiàn)了自發(fā)的破缺，于是今天伴隨粒子的質(zhì)量也出現(xiàn)了變化。而且，大部分超對稱伴隨粒子是不穩(wěn)定的，在超對稱出現(xiàn)破缺之后不久就發(fā)生了衰變。但是，有一種最輕的伴隨粒子（質(zhì)量在100GeV的數(shù)量級(jí)）由于其自身的對稱性避免了衰變的發(fā)生。在最簡單模型中，這些粒子是呈電中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候選者。如果暗物質(zhì)是由中性子組成的，那么當(dāng)?shù)厍虼┻^太陽附近的暗物質(zhì)時(shí)，地下的探測器就能探測到這些粒子。另外有一點(diǎn)必須注意，這一探測并不能說明暗物質(zhì)主要就是由WIMP構(gòu)成的。現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)還無法確定WIMP究竟是占了暗物質(zhì)的大部分還是僅僅只占一小部分。 另一個(gè)候選者是軸子（axion），一種非常輕的中性粒子（其質(zhì)量在1μeV的數(shù)量級(jí)上），它在大統(tǒng)一理論中起了重要的作用。軸子間通過極微小的力相互作用，由此它無法處于熱平衡狀態(tài)，因此不能很好的解釋它在宇宙中的豐度。在宇宙中，軸子處于低溫玻色子凝聚狀態(tài)，現(xiàn)在已經(jīng)建造了軸子探測器，探測工作也正在進(jìn)行。 CCDM存在的問題由于綜合了CCDM，標(biāo)準(zhǔn)模型在數(shù)學(xué)上是特殊的，盡管其中的一些參數(shù)至今還沒有被精確的測定，但是我們依然可以在不同的尺度上檢驗(yàn)這一理論。現(xiàn)在，能觀測到的最大尺度是CMB（上千個(gè)Mpc）。CMB的觀測顯示了原初的能量和物質(zhì)分布，同時(shí)觀測也顯示這一分布幾近均勻而沒有結(jié)構(gòu)。下一個(gè)尺度是星系的分布，從幾個(gè)Mpc到近1000個(gè)Mpc。在這些尺度上，理論和觀測符合的很好，這也使得天文學(xué)家有信心將這一模型拓展到所有的尺度上。 然而在小一些的尺度上，從1Mpc到星系的尺度（Kpc），就出現(xiàn)了不一致。幾年前這種不一致性就顯現(xiàn)出來了，而且它的出現(xiàn)直接導(dǎo)致了"現(xiàn)行的理論是否正確"這一至關(guān)重要的問題的提出。在很大程度上，理論工作者相信，不一致性更可能是由于我們對暗物質(zhì)特性假設(shè)不當(dāng)所造成的，而不太可能是標(biāo)準(zhǔn)模型本身固有的問題。首先，對于大尺度結(jié)構(gòu)，引力是占主導(dǎo)的，因此所有的計(jì)算都是基于牛頓和愛因斯坦的引力定律進(jìn)行的。在小一些的尺度上，高溫高密物質(zhì)的流體力學(xué)作用就必須被包括進(jìn)去了。其次，在大尺度上的漲落是微小的，而且我們有精確的方法可以對此進(jìn)行量化和計(jì)算。但是在星系的尺度上，普通物質(zhì)和輻射間的相互作用卻極為復(fù)雜。在小尺度上的以下幾個(gè)主要問題。亞結(jié)構(gòu)可能并沒有CCDM數(shù)值模擬預(yù)言的那樣普遍。暗物質(zhì)暈的數(shù)量基本上和它的質(zhì)量成反比，因此應(yīng)該能觀測到許多的矮星系以及由小暗物質(zhì)暈造成的引力透鏡效應(yīng)，但是目前的觀測結(jié)果并沒有證實(shí)這一點(diǎn)。而且那些環(huán)繞銀河系或者其他星系的暗物質(zhì)，當(dāng)它們合并入星系之后會(huì)使原先較薄的星系盤變得比現(xiàn)在觀測到得更厚。 暗物質(zhì)暈的密度分布應(yīng)該在核區(qū)出現(xiàn)陡增，也就是說隨著到中心距離的減小，其密度應(yīng)該急劇升高，但是這與我們觀測到的許多自引力系統(tǒng)的中心區(qū)域明顯不符。正如在引力透鏡研究中觀測到的，星系團(tuán)的核心密度就要低于由大質(zhì)量暗物質(zhì)暈?zāi)Ｐ陀?jì)算出來的結(jié)果。普通旋渦星系其核心區(qū)域的暗物質(zhì)比預(yù)期的就更少了，同樣的情況也出現(xiàn)在一些低表面亮度星系中。矮星系，例如銀河系的伴星系玉夫星系和天龍星系，則具有與理論形成鮮明對比的均勻密度中心。流體動(dòng)力學(xué)模擬出來的星系盤其尺度和角動(dòng)量都小于觀測到的結(jié)果。在許多高表面亮度星系中都呈現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)的棒狀結(jié)構(gòu)，如果這一結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，就要求其核心的密度要小于預(yù)期的值。 可以想象，解決這些日益增多的問題將取決于一些復(fù)雜的但卻是普通的天體物理過程。一些常規(guī)的解釋已經(jīng)被提出來用以解釋先前提到的結(jié)構(gòu)缺失現(xiàn)象。但是，總體上看，現(xiàn)在的觀測證據(jù)顯示，從巨型的星系團(tuán)（質(zhì)量大于1015個(gè)太陽質(zhì)量）到最小的矮星系（質(zhì)量小于109個(gè)太陽質(zhì)量）都存在著理論預(yù)言的高密度和觀測到的低密度之間的矛盾。茫茫宇宙中，恒星間相互作用，做著各種各樣的規(guī)則的軌道運(yùn)動(dòng)，而有些運(yùn)動(dòng)我們卻找不著其作用對應(yīng)的物質(zhì)。因此，人們設(shè)想，在宇宙中也許存著我們看不見的物質(zhì)。20世紀(jì)30年代，荷蘭天體物理學(xué)家奧爾特指出：為了說明恒星的運(yùn)動(dòng)，需要假定在太陽附近存在著暗物質(zhì)；同年代，茨維基從室女星系團(tuán)諸星系的運(yùn)動(dòng)的觀測中，也認(rèn)為在星系團(tuán)中存在著大量的暗物質(zhì)；美國天文學(xué)家巴柯的理論分析也表明，在太陽附近，存在著與發(fā)光物質(zhì)幾乎同等數(shù)量看不見的物質(zhì)。那么，太陽附近和銀道面上的暗物質(zhì)是些什么東西呢？天文學(xué)家認(rèn)為，它們也許是一般光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測不到的極暗弱的褐矮星或質(zhì)量為木行星30～80倍的大行星。在大視場望遠(yuǎn)鏡所拍攝的天空照片上已發(fā)現(xiàn)了暗于14星等，不到半個(gè)太陽質(zhì)量的M型矮星。由于太陽位于銀河系中心平面的附近，從探測到的M型矮星的數(shù)目可推算出，它們大概能提供銀河系應(yīng)有失蹤質(zhì)量的另一半。且每一顆M型星發(fā)光，最多只能有幾萬年。所以人們認(rèn)為銀河系中一定存在著許許多多的這些小恒星“燃燒”后的“尸體”，足以提供理論計(jì)算所需的全部暗物質(zhì)。觀測結(jié)果和理論分析均表明漩渦星系外圍存在著大質(zhì)量的暗暈。那么，暗暈中含有哪些看不見的物質(zhì)呢？英國天文學(xué)家里斯認(rèn)為可能有三種候選者：第一種就是上面所述的小質(zhì)量恒星或大行星；第二種是很早以前由超大質(zhì)量恒星坍縮而成的200萬倍太陽質(zhì)量左右的大質(zhì)量黑洞；第三種是奇異粒子，如質(zhì)量可能為20～49電子伏且與電子有聯(lián)系的中微子，質(zhì)量為105電子伏的軸子或目前科學(xué)家所贊成的各種大統(tǒng)一理論所允許和需求的粒子。歐洲核子研究中心的粒子物理學(xué)家伊里斯認(rèn)為，星系暈及星系團(tuán)中最佳的暗物質(zhì)候選者是超對稱理論所要求的S粒子。這種理論認(rèn)為：每個(gè)已知粒子的基本粒子（如光子）必定存在著與其配對的粒子（如具有一定質(zhì)量的光微子）。伊里斯推薦四種最佳暗物質(zhì)候選者：光微子、希格斯微子、中微子和引力粒子。科學(xué)家還認(rèn)為，這些粒子也是星系團(tuán)之間廣大宇宙空間中的冷的暗物質(zhì)候選者。到現(xiàn)在，已有不少天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙中90％以上的物質(zhì)是以“暗物質(zhì)”的方式隱藏著。但暗物質(zhì)到底是些什么東西至今還是一個(gè)謎，還待于人們?nèi)ミM(jìn)一步探索。2006年1月6日報(bào)道，劍橋大學(xué)天文研究所的科學(xué)家們在歷史上第一次成功確定了廣泛分布在宇宙間的暗物質(zhì)的部分物理性質(zhì)。目前，從事此項(xiàng)研究的科學(xué)家們正準(zhǔn)備在最近幾周內(nèi)將此項(xiàng)研究結(jié)果公開發(fā)表。天文學(xué)家們稱，根據(jù)當(dāng)前一些統(tǒng)計(jì)資料顯示，我們平常看不見的暗物質(zhì)很可能占有宇宙所有物質(zhì)總量的95%。在本次這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們借助強(qiáng)功率天文望遠(yuǎn)鏡(包括架設(shè)在智利的甚大天文望遠(yuǎn)鏡VLT --Very Large Telescope)對距離銀河系不遠(yuǎn)的矮星系進(jìn)行了共達(dá)23夜的研究，此后科學(xué)家們還通過約7000余次的計(jì)算得出結(jié)論稱：在他們所觀測的這些矮星系中，暗物質(zhì)的含量是其它普通物質(zhì)的400多倍。此外，這些矮星系中物質(zhì)粒子的運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)每秒9公里，其溫度可達(dá)10000攝氏度。同時(shí)科學(xué)家們還觀測到，暗物質(zhì)與其它普通物質(zhì)還有著巨大的差異，如：盡管觀測目標(biāo)的溫度是如此之高，但是這樣的高溫卻不會(huì)產(chǎn)生任何輻射。據(jù)領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的杰里-吉爾摩教授認(rèn)為，暗物質(zhì)微粒很有可能不是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。然而在此之前科學(xué)家們曾一貫認(rèn)為，暗物質(zhì)應(yīng)該是由一些“冷”粒子構(gòu)成的，這些粒子的運(yùn)動(dòng)速度也不會(huì)太高。暗物質(zhì)研究專家們還表示，宇宙間最小的連續(xù)存在的暗物質(zhì)片段大小也有1000光年，這樣的暗物質(zhì)片段質(zhì)量約是太陽的30多倍。科學(xué)家們還在此次研究中確定出了暗物質(zhì)微粒分布的密度，譬如，在地球上每立方厘米的空間如果能夠容納1023個(gè)物質(zhì)粒子，那么對于暗物質(zhì)來說這么大的空間只能容納約三分之一的微粒。早在30年代，瑞士科學(xué)家弗里茲-茨維基就設(shè)想宇宙間存在著某種不為人所知的暗物質(zhì)。他還指出，星系群中的發(fā)光物質(zhì)如果只依靠自身的引力將各個(gè)星系保持聯(lián)接在一起，那么它們的量就必須要再增加10倍。而用來彌補(bǔ)這個(gè)空缺的就是看不見的重力物質(zhì)，即我們今天所說的暗物質(zhì)。盡管暗物質(zhì)在宇宙間的儲(chǔ)藏量比其它普通物質(zhì)高出許多，但有關(guān)暗物質(zhì)的性質(zhì)目前科學(xué)家們尚不能給予完整的表述。 2007年1月，暗物質(zhì)分布圖終于誕生了！經(jīng)過4年的努力，70位研究人員繪制出這幅三維的“藍(lán)圖”，勾勒出相當(dāng)于從地球上看，8個(gè)月亮并排所覆蓋的天空范圍中暗物質(zhì)的輪廓。他們使出了什么好手段化隱形為有形的呢？那可全虧了一項(xiàng)了不起的技術(shù)：引力透鏡。更妙的是這張分布圖帶給我們的信息。首先我們看到，暗物質(zhì)并不是無所不在，它們只在某些地方聚集成團(tuán)狀，而對另一些地方卻不屑一顧。其次，將星系的圖片與之重疊，我們看到星系與暗物質(zhì)的位置基本吻合。有暗物質(zhì)的地方，就有恒星和星系，沒有暗物質(zhì)的地方，就什么都沒有。暗物質(zhì)似乎相當(dāng)于一個(gè)隱形的、但必不可少的背景，星系(包括銀河系)在其中移動(dòng)。分布圖還為我們提供了一次真正的時(shí)光旅行的機(jī)會(huì)……分布圖中越遠(yuǎn)的地方，離我們也越遠(yuǎn)。不過，背景中恒星所發(fā)出的光不是我們瞬間就能看到的，即使光速(每秒30萬公里)堪稱極致，那也需要一定的時(shí)間。因?yàn)檫@段距離得用光年來計(jì)算，1光年相當(dāng)于10萬億公里。因此，如果你往遠(yuǎn)處看，比如距離我們20億光年的地方，那你所看到的東西是20億年前的樣子而不是現(xiàn)在的樣子。就好像是回到了過去！明白了嗎？好，現(xiàn)在回到分布圖上，我們看到的是暗物質(zhì)在25億～75億年前的樣子。那么在這個(gè)異常遙遠(yuǎn)的年代，暗物質(zhì)看上去是什么樣子的呢？好像一碗面糊。而離我們越近，暗物質(zhì)就越是聚集在一起，像一個(gè)個(gè)的面包丁。這張神奇的分布圖顯示，暗物質(zhì)的形態(tài)隨著時(shí)間而發(fā)生著變化。更重要的是，這一分布圖為我們了解暗物質(zhì)的現(xiàn)狀提供了一條線索。馬賽天文物理實(shí)驗(yàn)室的讓-保羅·克乃伯(Jean-Paul Kneib)參加了這張分布圖的繪制工作，他認(rèn)為這種“面包丁”的形狀自25億年以來就沒有很大改變，所以我們看到的也就是暗物質(zhì)現(xiàn)在的形狀。那我們也在其中嗎？把所有的數(shù)據(jù)綜合起來再加上研究人員們的推測就可以在這鍋宇宙濃湯中找到我們自己的歷史。是的，是的……你可以把初生的宇宙設(shè)想成一個(gè)盛湯的大碗，湯里含有暗物質(zhì)和普通物質(zhì)……在這個(gè)碗里出現(xiàn)了兩種相抗的現(xiàn)象：一方面是膨脹，試圖把碗撐大；另一方面是引力，促使物質(zhì)凝聚成塊。結(jié)果，宇宙中的某些地方?jīng)]有任何暗物質(zhì)和可見物質(zhì)，而它們在另外一些地方卻異常密集：暗物質(zhì)聚集在一起，星系則掛靠在暗物質(zhì)上，就像掛在鉤子上的畫。但可惜的是，我們對暗物質(zhì)究竟是什么還是一無所知……