國家地理2010十大天體物理學發現(2)

6.新物質或可解釋宇宙存在

新物質或可解釋宇宙存在

　　大約在137億年前，大爆炸產生了大量物質，這些物質最終形成生命、宇宙及萬物。科學家在2010年8月表示，他們發現了一種新的物質，或能幫助他們揭開宇宙存在之謎。

這一新材料的設計初衷旨在用於探測電子的一種新「屬性」。電子存在於原子之中，圍繞原子核運行。科研人員表示，如果這一「未知屬性」被證實，那麼將有望幫助科學家們解答物質和反物質「不對稱」的謎題。

現有理論認為，宇宙大爆炸將產生同樣數量的物質和反物質，也就是說任何事物都是「對稱」的。物質和反物質擁有相反的電性和磁場特性。當兩者相遇便會發生「湮滅」，僅剩下「純粹」的能量。

假如果真如此，那麼宇宙中就不應該存在任何物質。但是物質的存在，甚至我們本身的存在就說明正常物質的行為必定和反物質有些許不同，而並非完全「對稱」。

此次的新理論預言電子存在一種名為「電偶極矩」（electric dipole moment）的屬性，這類似於一塊側鐵存在南北極一樣。電子錶現出負電性，說明其電荷的分布不均。偶極矩就是電荷量和正負電荷中心之間的距離的乘積，在這一特定條件下可視為負電荷的空間分布不對稱。這種不對稱將打破物質和反物質之間的對稱性，這種不對稱使得物質和反物質粒子同時開始衰變，但是速率不同。從而允許物質的存在。

為了尋找電子的「電偶極矩」，科學家們製成了一種名為「銪鈦酸鋇」（europium barium titanate）的新型陶瓷材料。這種材料具備獨特的磁場和電場性質，從而幫助科研人員探究這一難題。

　　7.宇宙弦引發伽馬射線爆發

宇宙弦引發伽馬射線爆發

　　科學家在2010年8月公布的一項研究中宣稱，遙遠宇宙中稍縱即逝但強度很大的「火球」可能是由看不見的宇宙弦——時空中的超密度瑕疵——拉拽產生的。

伽馬射線是最高能形式的光線。伽馬射線暴則是宇宙中最明亮的事件之一。它大約每天在宇宙的某處發生一次。以便距離極其遙遠——有些遠達130億光年，但仍然能被地球附近的觀測設備探測到。

伽馬射線暴持續可見的時間從數秒到數分鐘不等。科學家們認為這些長時間的射線暴是由大質量恆星核的塌縮並爆發造成的。但另外一些伽馬射線暴則持續很短時間，遠短於一秒，科學家對此的成因不了解。

但在2008年和2009年間，美國宇航局的「雨燕」（Swift）伽馬射線衛星探測到兩次持續很短的伽馬射線暴，但引人注意的是其能量相當高，遠高於同類。香港大學鄭廣生教授等人的研究認為這很可能是由超導電性的宇宙弦震動造成的。

　　8.銀河系中心發現神秘氣泡狀結構

銀河系中心發現神秘氣泡狀結構

　　天文學家在2010年11月表示，兩個前所未見的釋放伽馬射線的大氣泡狀結構正在銀河系中心不斷膨脹。

這是兩個之前不為人所知的巨大結構，由美國宇航局費米伽馬射線探測器發現。這兩個氣泡結構沿銀河系平面上下方向延伸超過25000光年。

普林斯頓大學物理學家大衛·斯伯格（David Spergel）在一場新聞發布會上說：「我們」一直認為自己對銀河系已經非常了解，但是很顯然這一發現說明在銀河系的中心存在一種巨大的高能事件。

伽馬射線是具有最高能級的光線形式。在宇宙中它們通常源自高能事件或天體，如超新星爆發、黑洞或中子星。目前科學家們對於這一巨大的泡狀結構成因和能量來源尚不了解。

　　9.愛因斯坦相對論影響地球生物衰老速度

愛因斯坦相對論影響地球生物衰老速度

　　根據科學家在2010年9月公布的一項研究，我們站在樓梯上時的年衰老速度，要比站在平地上稍快一些。愛因斯坦相對論的玄妙之處就是其對時間的作用，而最新發現與這種作用聯繫起來，首次向世人展示了相對論如何影響實現世界的距離和時間構架。

根據愛因斯坦的相對論，時間並非均勻流逝，而是會由於加速度的存在而變化。由於這一機制的作用，對於同一觀測者而言，一台高速運動中的鐘要比一台靜止狀態下的鐘走得慢。這一原理是著名的「雙生子佯謬」的基礎。這一佯謬的內容是：如果一堆雙胞胎中的一個被送入高速飛行的飛船內，當然返回地面時會發現自己的兄弟比自己老了許多。

廣義相對論同時也指出：重力加速度也會輕微地減慢時間。這就意味著：如果你所在的地方重力更大（更接近地心），你所經歷的時間更慢，你的衰老速度變慢了。

　　10.巴克球之謎揭開

巴克球之謎揭開

　　天文學家在2010年7月宣布，他們在一顆死亡恆星的殘骸中發現了巴克球(Buckyball)，這是科學家首次在太空中發現這種神秘物質。巴克球是由60個碳原子組成的一種天然分子，形成穩定、空心的球體。

儘管巴克球的直徑還不到一米的數十億分之一，但這仍然是迄今在太空發現的最大分子。巴克球是富勒烯的一種，最早在1970年，人們首次預言它的存在。1985年，科學家在實驗室中模擬富碳的老年恆星環境時首次意外證實它的存在。這一球體分子之所以被稱為「巴克球」是為了紀念建築師巴克明斯特·富勒（Buckminster Fuller），他設計的測地線拱頂和這個分子的樣子看上去很像。發現巴克球的化學家還因此獲得了諾貝爾獎。

之後，人們在隕星、地球岩石，以及蠟燭煤灰中都檢測出了巴克球。而納米技術的發展已經使得科學家有能力將這些巴克球製成高強度的碳納米管材料，用以製造自行車架以及網球球拍。現在它又開始應用於超導技術領域。

但多年來天文學家在宇宙空間尋找巴克球的努力一直沒有結果。這項發現的第一作者，加拿大西安大略大學的簡·卡米（Jan Cami）說：「我們堅信巴克球存在於宇宙之中，因為它是我們在地球上發現的最穩定物質之一。但直到現在我們才第一次真正找到它。」(孝文 晨風)

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