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暗物质是谁最先发现的呢？爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。

他认为，宇宙是有限封闭的。

如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5times;10的负30次方克。

但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。

也就是说，宇宙中的大多数物质ldquo;失踪rdquo;了，科学家将这种ldquo;失踪rdquo;的物质叫ldquo;暗物质rdquo;。

一些星体演化到一定阶段，温度降得很低，已经不能再输出任何可以观测的电磁信号，不可能被直接观测到，这样的星体就会表现为暗物质。

这类暗物质可以称为重子物质的暗物质。

还有另一类暗物质，它的构成成分是一些带中性的有静止质量的稳定粒子。

这类粒子组成的星体或星际物质，不会放出或吸收电磁信号。

这类暗物质可以称为非重子 物质的暗物质。

暗物质到底是什么东西？

虽然哈勃望远镜的影像中，可以看到数量众多的星系，但在X射线影像 里，这些星系的踪影却无处可寻，只见到一团温度有数百万度，而且会辐射出X射线的炽热星系团云气。

除了表面上的差异外，这些观测其实还含有更重大的谜团呢。

因为右方影像中星系的总质量加上左方云气的质量，它们所产生的重力，并不足以让这团炽热云气乖乖地留在星系团之内。

事实上再怎么细算，这些质量只有ldquo;必要质量rdquo;的百分之十三而已！在右方哈伯望远镜的深场影像里，重力透镜效应影像也指出造成这些幻像所需要的质量，大于哈勃望远镜和钱卓拉观测站所直接看到的。

天文学家认为，星系团内大部分的物质，是连这些灵敏的太空望远镜也看不到的ldquo; 暗物质rdquo;。

1930年初，瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人结果：在星系团中，看得见的星系只占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。

不过，兹威基的结果许多人并不相信。

直到1978年才出现第一个令人信服的证据，这就是测量物体围绕星系转动的速度。

我们知道，根据人造卫星运行的速度和高度，就可 以测出地球的总质量。

根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离，就可以测出太阳的总质量。

同理，根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距 星系中心的距离，就可以估算出星系范围内的总质量。

这样计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和。

结论似乎只能是：星系里必有看不见的暗物质。

那么，暗物质有多少呢？根据推算，暗物质占宇宙物质总量的20mdash;30%才合适。

天文学的观测表明，宇宙中有大量的暗物质，特别是存在大量的非重子物质的暗物质。

据天文学观测估计，宇宙的总质量中，重子物质约占2%，也就是说，宇宙中 可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%，98%的物质还没有被直接观测到。

在宇宙中非重子物质的暗 物质当中，冷暗物质约占70%，热暗物质约占30%。

标准模型给出的62种粒子中，能够稳定地独立存在的粒子只有12种，它们是电子、正电子、质子、反质子、光子、3种中微子、3种反中微子和引力子。

这12种稳定粒子中，电子、正电子、质子、反质子是带电的，不能是暗物质粒子，光子和引力子的静止质量是零，也不能是暗物质粒子。

因此，在标准模型给出的62种粒子中，有可能是暗物质粒子的只有3种中微子和3种反中微子。

20世纪80年代初期，美国天文学家艾伦森发现，距我们30万光年的天龙座矮星系中，许多碳星 巨大的红星周围存在着稳定的暗物质，即这些暗物质受到严格的束缚。

高能热粒子和能量适中的暖粒子是难以束缚住的，它们会到处乱窜，只有运行很慢的ldquo;冷粒子rdquo;才能束缚住。

物理学家认为那是ldquo;轴子rdquo;，它是一种非常稳定的冷ldquo;微子，质量只有电子质量的数百万分之一。

这就是暗物质的轴子模型。

轴子模型是否成立，最终得由实验裁决。

最近，还有人提出，暗物质可能是一种称做ldquo;宇宙弦rdquo;的弦状物质，它产生于大爆炸后的一秒期间内，直径为1万亿亿亿分之一厘米，质量密度大得惊人，每寸长约1亿亿吨。

这种理论是否成立，同样有待科学家进一步研究。

暗物质是一种理论上可能存在于宇宙中的物质，它不会与电磁力产生作用，即不会吸收、反射或发出光。

人们主要通过重力产生的效应得知暗物质的存在，并且已经发现宇宙中有大量暗物质。

根据目前的天文观测，暗物质在宇宙中的分布是不均匀的。

在某些区域，暗物质的密度可能非常高，而在其他区域则可能几乎没有暗物质。

这些密度较高的区域通常位于星系团和星系之间，以及某些大型星系中心的部分区域。

暗物质的组成成分目前还是未知的，它既不是原子核物质，也不是中微子，而是一种全新的物质形式。

尽管暗物质的组成成分仍未确定，但目前主流的理论认为它可能是由某种粒子或粒子组成的聚集体。

由于暗物质不与电磁力产生作用，因此我们无法直接观测到它。

但是，通过引力作用，暗物质可以产生明显的效应。

例如，星系团中的星系运动速度非常快，导致它们能够保持在一起而不散开。

这种现象被称为暗物质晕，它是暗物质存在的关键证据之一。

此外，宇宙微波背景辐射也提供了暗物质存在的重要证据。

在大爆炸后的数百万年里，宇宙逐渐冷却并形成了原子。

这些原子聚集在一起形成了星系和星系团，而暗物质则聚集在星系团和星系之间的区域。

由于暗物质和普通物质之间的相互作用非常微弱，因此它们几乎不会相互碰撞或产生辐射。

但是，当暗物质聚集在一起时，它们会产生一种背景辐射，这种辐射可以被射电望远镜观测到。

观测宇宙微波背景辐射的数据与理论预测相符，这也证明了暗物质的存在。

对于暗物质的观察和捕获，科学家们已经尝试了许多方法。

然而，由于暗物质与电磁力几乎没有相互作用，因此我们无法直接观测到它。

一种可能的方法是使用粒子加速器来寻找暗物质的粒子。

高能粒子加速器可以将普通物质加速到极高能量，然后与暗物质粒子发生碰撞。

如果能够捕获到暗物质粒子，就可以通过测量它的质量和相互作用性质来研究它的性质。

另一种方法是使用大型探测器来寻找暗物质粒子。

大型探测器通常由大量的超纯金属或液态惰性气体组成，可以检测到暗物质粒子穿过探测器时产生的微弱信号。

如果能够捕获到暗物质粒子，就可以通过测量它的能量和方向来确定它的性质。

此外，科学家们还尝试使用天文观测来研究暗物质。

例如，通过观察星系团和星系之间的运动和分布，可以推断出暗物质的存在和分布。

此外，宇宙微波背景辐射也可以提供有关暗物质的信息。

暗物质对人类的影响和意义是多方面的。

首先，暗物质是宇宙中占据大部分物质的组成部分，对于宇宙的结构和演化起着至关重要的作用。

因此，研究暗物质可以帮助我们更好地理解宇宙的起源、结构和命运，以及探索新的物理现象和规律，拓展我们对自然界的认知。

其次，暗物质还可能影响星系的形成和演化过程。

由于暗物质在宇宙中的分布不均匀，它们的聚集和运动可能影响星系的形成和演化。

因此，研究暗物质可以帮助我们更好地了解星系的形成和演化过程，从而更好地理解宇宙的演化历史。

此外，暗物质还可能影响人类的科技发展。

例如，暗物质可能会影响天体的运动规律，从而影响人类的航天技术。

同时，暗物质还可能是一种新的能源形式，可以为人类提供新的能源来源。

科学家模拟出最大虚拟宇宙研究暗物质和暗能量

瑞士苏黎世大学的天体物理学家在一台大型超级电脑上，模拟了整个宇宙的形成。

这是迄今为止人类模拟出的最大的虚拟宇宙，获取的研究数据将用于调整 2020 年发射的欧几里得（Eucpd）卫星，研究暗物质和暗能量。

于过去三年，研究人员研发并优化了模拟宇宙的程式，充分利用超级电脑的可用记忆体和处理能力，高度准确地描述了宇宙中暗物质动态和大尺度结构的形成。

在瑞士国家计算中心（Swiss National Computing Center，CSCS）的超级电脑上运行了 80 小时后，程式产生了 2 万亿（10e12）个代表暗物质流的宏观粒子，从中产生了一份巨大的星系目录，包含 250 亿个虚拟星系。

研究暗宇宙的组成

经过精确计算，研究人员模拟了暗物质流在其自身引力下的演变，继而模拟了低密度物质，即暗物质晕（dark matter halos）的形成。

科学家认为，银河系正是从暗物质晕中形成的。

按照欧洲欧几里得任务的要求，这项研究要在整个可观测宇宙的范围內，模拟体积仅为银河系十分之一的星系。

测量光路扭曲

科学家相信，宇宙之中约 95％ 的组成都是黑暗的（dark），这包括 23% 的暗物质和 72% 的暗能量。

暗能量的本质是现代科学的一大未解之谜。

暗物质和暗能量不可直接观测，只能通过间接手段研究。

正如光线通过一块不均匀的玻璃板会发生扭曲一样，遥远星系的光途经暗物质时，也会发生偏向（deflection）。

欧几里得卫星可以捕捉到这些微小的扭曲，帮助科学家们研究暗物质和暗能量。

优化卫星的观测方法

欧几里得卫星将于 2020 年发射，执行为期 6 年的数据收集任务。

它将对宇宙进行层析成像，追溯 100 亿年以前的宇宙进化。

虚拟宇宙所产生的星系目录，将帮助改善卫星的观察策略，减少各种误差。

通过分析欧几里得卫星收集的数据，科学家们将对暗能量的本质有进一步了解，更有希望发现物理学新突破，如广义相对论的改进，或新粒子的发现。

暗物质会发出神秘信号是真的吗？

科学家认为暗物质是组成宇宙中大部分的空白物质，但是在人类现有的技术下，暗物质既不能被发现，也不能被检测到。

这样的话，科学家就有条件怀疑暗物质是否存在，并且暗示它们被认为是可以解释重力作用的关键因素。

暗物质和暗能量问题一直是宇宙研究中最具挑战性，最具争议性的课题。

它们代表了宇宙中90%以上的物质含量，而我们平时能看到的物质只占据总物质的百分之十以下。

虽然暗物质不能直接的观测到，但是它却能干扰到星体发出的光波和引力，这样的存在能被明显的感觉到。

科学家对于暗物质的特性提出了很多假设，但直到现在也没有得到充分的证明。

几十年前，暗物质刚被提出来的时候只是一种理论的产物，它还没有被人类所认识和了解。

随着人们对暗物质的不断研究，知道现在的暗物质已经成为宇宙中最重要的组成部分。

暗物质的总质量是普通物质的六点三倍，在宇宙能量密度中占了四分之一，而最重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。

暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。

在物理宇宙学中，暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以觉察的能量形式。

在宇宙标准模型中，暗能量占据宇宙中超过一半的质能。

暗能量是宇宙中不可见的，能够推动宇宙运动的能量。

研究者称，存在着压倒性的证据，包括宇宙微波背景（图中黄色部分）中观测到的一些现象，表明暗物质组成了将近26%的宇宙。

科学家提出解决暗物质等物理学难题新模型

SMASH模型将暗物质及其他一些现象都考虑了进来。

　　在关于粒子物理学和宇宙学交界处的问题上，标准模型也无法解释内在天然性的问题，包括中微子的本质和强CP问题。

　　新浪科技讯 北京时间12月1日消息，据国外媒体报道，近日，物理学家吉列尔莫·巴列斯特罗斯（Guillermo Ballesteros）及其合作者提出了一个新的理论模型，据称能解决5个关于宇宙的物理难题。

该模型被称为SMASH，是在标准模型（Standard Model）的基础上做了最小限度的扩展，只加入了6个粒子，就为5个最困难的基本问题提供了解答。

　　这5个问题分别是宇宙暴胀、暗物质、重子生成、中微子振荡和强CP问题。

此前，物理学家尝试用复杂得多的方法来解释这些现象，甚至加入了数百种粒子，而此次研究的参与者表示，他们的方法表明这些问题可以以相当简单的方式整合在一起。

　　SMASH的全称是Standard Model Axion Seesaw Higgs portal inflation，是几个理论结合而成的新模型。

SMASH在标准模型中加入了3个中微子、1个费米子和1个新的场，这个场只包括两个粒子，一个是轴子（axion），暗物质粒子的候选之一；另一个是暴胀子。

　　在发布于论文预印本网站arXiv的文章中，研究者指出，标准模型已经无法为物理学中众多长期悬而未决的问题提供解答，而SMASH模型填补了标准模型的缺口。

暗物质存在的证据便是问题之一。

据估计，暗物质组成了将近26%的宇宙，而暗物质的本质是什么？我们并不知道。

此外，物质与反物质之间的不平衡，以及宇宙最初暴胀的机制等问题，也一直是未解之谜。

　　研究者还表示，在关于粒子物理学和宇宙学交界处的问题上，标准模型也无法解释内在天然性的问题，包括中微子的本质和强CP问题，后者指出了宇宙的不对称性。

考虑到目前正在加速膨胀的宇宙，SMASH模型加入了一个宇宙学常数，从而为从电弱尺度到普朗克尺度的粒子物理学，以及从暴胀至今的宇宙学提供了一个自洽的描述，研究者写道。

　　SMASH模型预测，轴子应该比电子轻大约100亿倍。

研究者表示，他们的理论能够在可预见的未来得到检验，而不像其他许多模型一样要等待数十年时间。

据《新科学家》（New Scientist）报道，韩国正在运行的CULTASK实验、美国提出的ORPHEUS实验，以及德国计划中的MADMAX实验，都正在或者将要对轴子的踪迹展开搜寻。

　　关于这一理论最好的一点是，它能在未来大约10年内得到验证，共同作者、在德国粒子物理学研究机构德国电子加速器（DESY）任职的安德烈亚斯（Andreas Ringwald）说，你可以一直提出新的理论，但如果它们只能在100年后才能被验证，或者永远得不到检验，那这就不是真正的科学，而是元科学（meta-science，又称后设科学）了。

暗物质卫星星系或触发矮星系恒星诞生

根据现有的宇宙结构形成模型，星系实际上嵌在一些巨大的暗物质晕结构中，其周围被数以千计更小一级的暗物质晕包围。

在一些大型星系周围，暗物质晕内拥有足够的气体和尘埃物质，足以自发形成较小的星系，也就是我们平常所说的卫星星系。

在那些较小型的暗物质晕中会形成矮星系，而这些暗物质晕本身还会被规模更小一级的暗物质晕包围。

这些规模更小一级的暗物质晕中包含的气体等物质太少，因此这类暗物质卫星星系无法用望远镜观测到，但可以在计算机模拟中出现。

要想证明它们的存在，我们必须获得它们与矮星系之间相互作用的直接观测证据。

暗物质卫星星系或触发矮星系恒星诞生

加利福尼亚大学河滨分校物理与天文学院的助理教授劳拉萨尔斯，与荷兰卡普坦天文研究所的特斯克斯塔肯伯格、阿米娜赫尔米合作，应用一种全新的计算机模拟分析，发现在暗物质卫星星系距离矮星系最近的时候，其引力可以使矮星系内部气体压缩，从而触发一次明显的星暴过程。

这样的星暴过程一般可以持续数十亿年，具体时间取决于暗物质卫星星系的质量、轨道和卫星星系的聚集程度。

这一理论预计，很多我们今天已经观测到的矮星系可能拥有比之前预计的更高的恒星产生率。

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