什么是暗物质？科学家为什么要千方百计抓到它？

天体物理学研究发现，在浩瀚的宇宙中，我们能观测到的发光恒星（包括发射X射线和伽马射线的恒星）的质量只占宇宙物质总质量的一小部分。 还有很大一部分质量我们还没有搞清楚。 这种看不见但真实存在的东西，我们称之为“暗物质”。

科学家对暗物质的认识可以追溯到 20 世纪 30 年代初。 1933 年，瑞士天文学家 在估算后发座星团的总质量时使用了两种不同的方法：光度法和动力学法。 结果，动力学法计算出的质量比光度法计算出的质量大了400倍！ 如此巨大的误差只能有一个解释：发光恒星的质量只占星系团质量的一小部分，而很大一部分质量都去了某个地方。 所以他把这叫做“短缺质量”。

当时，这一发现并没有引起太多关注。 直到1978年，一些射电天文学家系统地测量了旋涡星系的自转曲线，发现距离星系中心不同距离的物体，其线速度是相同的。 这一观察结果与我们对太阳系的了解完全矛盾。 在太阳系中，行星离中心越远，线速度越小。 这就是著名的开普勒定律告诉我们的。 而同样由万有引力作用产生的星系周围物体的运动，应该遵循开普勒定律！ 为此，有科学家提出，只有假设星系周围存在暗物质，观测到的星系运动才能符合开普勒定律的计算结果。 因此，星系中除了发光体之外，必然存在大量不可见的暗物质的观念逐渐被人们所接受。 在这种观点的指导下，科学家们发现了许多暗物质存在的证据。 例如，1983年，在距离银河系中心20万光年处发现了R15星，视速为465米/秒。 要产生如此大的速度，银河系的总质量必须至少比发光区域的质量大 10 倍。

此外，在宇宙起源的理论研究中，科学家们确实觉得应该有暗物质存在，才能使他们的理论站得住脚。

那么，暗物质到底是什么？ 对此，科学家们曾有过多种猜想：有人说暗物质是宇宙中扩散的气体，有人说是宇宙中的尘埃，也有人猜测它是一颗变暗的“死星”，甚至一个黑洞。 这些猜想虽然有其道理，但缺乏有力的证据，并未得到学术界的认可。

在暗物质的众多候选者中，中微子是最受人们青睐的。 因为它是已知存在于宇宙中并且数量极其庞大的一类粒子。 特别是1980年，苏联理论与实验物理研究所宣布中微子的静止质量可能不为零，这给人们对中微子与暗物质的关系提供了丰富的想象空间。 由于中微子数量众多，即使它的静止质量很小，但它的总质量还是相当可观的。 此外，大多数中微子不发光，只有微弱的电磁相互作用等，这些性质使其与暗物质非常相似。

当然，粒子物理学家也预测了一批新的粒子作为暗物质的候选者，比如引力子、光三子、胶子、Z-trino等。遗憾的是，这些假想的新粒子至今都没有被发现。 看来要揭开暗物质的真面目，还有很长的路要走。

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