有哪些方法可以直接或者間接探測暗物質?
這些方法到目前的成果如何?
首先,這裡有一張簡略的&其實我也有好多名詞看不懂但看上去就感覺好厲害的&示意圖,裡面標明了目前大家對於「暗物質粒子」的猜想:
針對於其中不同的粒子,我們可以對於暗物質的探測總結如下:
這裡我們將目前的探測方法大致分為四種:
- 直接探測:DM+SM=&>DM+SM,探測暗物質粒子與普通物質的原子核碰撞後發出的信號,目前的實驗包括LUX,LZ,PandaX等。簡單的描述就是在地下放一個很大的裝滿xenon的容器,周圍布滿PMT用來放大信號,科研工作者希望能探測到暗物質與xenon發生碰撞併產生的微弱信號。到目前為止,這些實驗還未能探測到備選暗物質粒子(如軸子axion)的信號,不過越來越精確的實驗設計正在逐步壓縮暗物質粒子可能存在的參數空間。
- 間接探測:DM+DM=&>SM+SM,指的是探測暗物質粒子發生衰變或者湮滅之後產生的穩定的高能粒子,比如伽馬射線、電子/正電子、中微子等,這一類探測通常是在高空至太空中進行,目前的實驗包括AMS-02,DAMPE(也就是「悟空」)等。到目前為止,這些探測器已經探測到一些「痕迹」或者「現象」,但仍需要收集更多數據來進一步確認其與暗物質有關,同時也需要得到直接探測方法的確認。
- 粒子碰撞探測:SM+SM=&>DM+DM,也就是在加速器中用普通物質來進行碰撞,希望能探測到產生的暗物質粒子,以LHC為代表的加速器實驗目前還未能探測到確認的暗物質粒子。
- 天體物理探測:DM+DM=&>DM+DM,看起來很奇怪的表達,不過在天體物理或者觀測宇宙學的範疇內,我們確實並不關心暗物質的存在形式和作用機理,在確定這些之前我們要先確定暗物質的存在及其在宇宙中的分布。在這種情況下,引力透鏡給了我們十分直觀的圖像,我們不需要考慮暗物質粒子之間(或暗物質粒子與普通物質粒子之間)是怎樣作用的,我們只需要認為暗物質是具有質量及引力效應的,並根據廣義相對論來確定被用作引力透鏡的天體的質量分布(當然這裡的前提是我們目前對於引力的理論大致沒有什麼離譜的錯誤),然後根據它們的質量分布以及其他特性來討論暗物質粒子可能的存在形式。目前這方面對應的實驗包括LSST,TMT,WFIRST等一批地基及空間望遠鏡——當然暗物質只是這些項目的一部分。至於目前的成果,好消息是這是目前能夠得到最多關於暗物質的信息的方法,當然這裡我指的不是論文數量,而是我們能得到觀測數據來表明確實有我們觀測不到的未知物質或理論的存在,至於它是否是「暗物質」,那就要看我們對於「暗物質」的定義了;而壞消息是由於目前的技術水平的限制,很大一部分工作都是關於觀測圖像的處理,也就是說為了得到更精確的(暗)物質分布,我們還需要進一步降低實驗誤差——當然這個步驟在以上任何一種探測方法中都是必需的。
以上,只是極其簡略的描述。在尋找暗物質這件事上,四種探測方式是相輔相成的關係,我們期盼能在其中某一項實驗中得到突破並通過其他探測方式進行驗證。
謝邀。
暗物質探測方法有三種:
- 直接探測。探測暗物質粒子與原子核散射後,導致的原子核的動量的改變。
- 間接探測。探測暗物質粒子衰變產物。
- 加速器探測。探測暗物質粒子與粒子物理標準模型的粒子的相互作用,導致反應前後能動量不守恆。
1.精確宇宙學測量,包括CMB,哈勃常數和BAO等可以測出暗物質的比例,目前在lambda-CDM模型下得到的結果算是比較精確了,但也不能排除decaying massive DM 的可能。
2.引力透鏡可以測出一定區域內暗物質的分布和聚集情況,現在算是個熱門方向,有初步進展了。
3.採用現在主流的星系形成模型的話,galaxy survey的結果也能展現出暗物質的分布,即現在很熱門的cosmic web圖。
BBC地平線有一個紀錄片
叫做《在黑暗中起舞 物理學的末日》
B站號碼8880837
以下略述
1 暗物質可以是不可見的物質 可以隨意穿過物體 但它們是粒子 所以理論上來說 每隔一段時間 就會有暗物質撞到原子核上 理論上 原子核會因為撞擊釋放出一個光子 一個極小的閃光 這樣暗物質就被探測到了
2 在粒子加速器中進行粒子的撞擊 在出現未被觀測到的粒子攜帶大量能量逃逸出探測器的事件中 尋找動量不守恆的現象
3 暗物質有可能相撞 留下普通物質的高能噴流 可能包括但不限於電子 中微子 伽馬射線 也就是高能量的光子 利用費米探測器探測伽馬射線 可以側面觀察到暗物質的相撞 也就側面觀測到了暗物質
目前並無成果
事實上我以為這裡存在著一個悖論 即便發現了暫未被探測到的粒子 你只能證明它以前未被人被探測到過 並不能證明它就是暗物質
要學會看LHC實驗,LHC對撞能級達到創紀錄的13TeV,結果什麼也沒找到。沒有結果也是結果。並不像某論宣揚的有什麼新物理。100年前邁克爾遜-莫雷干涉實驗終結了以太的理論,現在也是應該終結一大批理論的時候了。
「精確宇宙學測量」,相當於古時的日冕測時與現在的計量學的比較,也就測一下傳播到地面的光的影子。
「引力透鏡」相當於兩小兒辯日的水平,早上看見太陽大,中午看見太陽小。
「星系形成模型」相當於鍾馗捉鬼。哥只是個傳說。
當你在廁所里放個臭屁,你跑到二十米外測測還有沒有味道。配備了最先進的儀器,測一測臭味的分子水平。
關於模型那點事兒:湯姆遜原子模型也是模型(就是那個葡萄乾蛋糕模型),地心說也是模型,中國的五行說也是模型。這些模型都能在一兩個方面解釋自然現象,然並卵。
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