什么是暗物质(什么是暗物质？据外媒报道，安装在国际空站的粒子物理测试设备阿尔法磁谱仪近日获得了地球大气中反质子流到达的最新数据，精度前所未有。两个独立的研究团队也采用了这一最新数据，取得了一致的研究成果。他们声称一些反质子应该是由暗物质粒子碰撞产生的。

这一发现并不是科学家第一次试图寻找暗物质的证据。然而，考虑到阿尔法磁谱仪最新数据的准确性，最新发现应被视为最有力的证据。

(图片来源网络)

暗物质作为宇宙中最神秘的力量，在20世纪20年代开始引起科学家们的关注，其存在已经被近百年的科学研究基本证明。有人质疑，由于测量方法或计算方法的不准确，不足以证明“暗物质”的存在，但就现有技术和认知而言，学术界更倾向于其存在的理论和证明方法。什么是暗物质？

一般来说，暗物质是一种尚未被准确定义为构成宇宙的物质。2013年，欧洲普朗克空间探索者团队估计，宇宙年龄为137.98037亿岁，由4.9%的普通物质、26.8%的暗物质和68.3%的暗能量组成。

暗物质之所以被称为“暗物质”，是因为根据现有的证明暗物质存在的证据，没有已知的粒子符合其特征。

首先，暗物质不发光但有引力，因为我们用引力的方法来衡量它的存在。

其次，暗物质粒子的主要性质如下:

1.暗物质粒子的寿命很长。因为宇宙已经进化了130多亿年，暗物质仍然存在。可以推测，要么暗物质像质子一样不会衰变；要么暗物质以非常低的速度衰变；

2.暗物质以冷为主，意味着速度相对较低，质量相对较大；

3.暗物质粒子之间的相互作用很弱。暗物质粒子不参与电磁相互作用，它们之间的引力相互作用和可能的弱相互作用，两者都很弱。

在新的粒子物理模型中，有许多粒子的性质与暗物质粒子非常相似。不幸的是，它们都不完全匹配。

让我们逐一分析。下图是一个标准模型，包含除引力子以外的所有已知粒子:

图:现有粒子模型

从左上角看。右上角是夸克族，包括6种夸克，共计36种。为什么夸克不能是暗物质粒子？因为夸克是带电的，所以带电时会发光。

左下角是轻子家族。电子、电子和粒子都是带电的。中微子没有电荷，但质量相对较轻，速度相对较高。

右边是玻色子家族。其中，光子是电磁相互作用的介质粒子，肯定不是暗物质。虽然W玻色子和Z玻色子是弱相互作用的介质粒子，但它们是不稳定的。胶子是强相互作用的介质粒子。

中间还有一个非标准玻色子，就是希格斯粒子。其衰减速度很快，不稳定。

经过上面的排除，我们可以大致推断暗物质粒子应该是未知的新粒子。

寻找暗物质

目前，发现暗物质的方法有三种:

1.BIGBANG的模拟:一开始用大型强子对撞机模拟BIGBANG的出现，试图发现暗物质；

2.探测暗物质与普通物质碰撞的信号例子:根据科学观察，暗物质与普通物质碰撞并发出信号的概率非常小，但由于信号太弱，为了屏蔽其他宇宙射线的影响，我们选择在地下深坑放置精密仪器进行探测；

3.空之间的间接探测:暗物质粒子可能被湮灭或衰变，在此过程中发射的宇宙射线可能被发射到太空的探测器探测到空。

中国的暗物质探索之路

我国探测暗物质的方法属于空间接探测——2015年12月17日，我国第一颗暗物质实例探测卫星DAMPE发射升空，它是中国科学院空科学先导工程最早建立和研制的四颗科学实验卫星之一。是目前世界上观测范围最广、能量分辨率最好的暗物质粒子探测卫星。

中国的暗物质粒子探测卫星主要有三个科学目标:一是间接探测暗物质，这也是最重要的；二是寻找宇宙射线的起源；这是伽马射线天体物理学。

丹皮卫星的结构和功能

图:丹皮的内部结构

这颗卫星从上到下由四部分组成:塑料闪烁体探测器；硅阵列探测器；BGO能量计，中子探测器。其职能如下:

塑料闪烁探测器:识别电荷。不同于电子和光子。

硅阵列探测器:测量宇宙射线的方向和电荷。

BGO能量计:最重要的是，测量宇宙射线的能量。

中子探测器:区分质子和电子。如上图所示，如果质子进来，底部会产生很多中子，而高能宇宙射线的电子进来，产生的中子很少。

丹皮卫星的主要科学仪器在重量、功耗、电子电路的复杂性和工程实现的难度等方面都超越了过去。与世界上其他暗物质探测卫星相比，它有三个显著的优势:

1.可测量的宇宙射线能量很高，为104 GeV可以测量；

2.能量分辨率高，可达1%左右，测量相对准确；

3.能量测量的背景相对较低，即区分电子和质子的能力很强。

对了，它还有一个很中文的名字——“武空”，意思是“探悟台空”，也给了我们一个美好的愿望，希望它能像孙行者一样为我们取回《经》。

虽然对暗物质的探索是漫长的，到目前为止我们还不太清楚它在中的真正应用价值和可能的探测后果，但人类现有的幸福是从最初已知的0%开始的，现在宇宙未知的26.8%还在等着我们，希望这片“笼罩在21世纪物理天空的乌云有一天会散去，不再有“恶魔”。

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