什么是暗物质（暗物质究竟是什么）

什么是暗物质(暗物质到底是什么)关于暗物质的故事可以分为两部分。首先，有证据证明它的存在。其次，它是关于它到底是什么的解释。

什么是暗物质(暗物质到底是什么)关于暗物质的故事可以分为两部分。首先，有证据证明它的存在。其次，它是关于它到底是什么的解释。

为什么宇宙需要暗物质？

从对宇宙大尺度结构的观察，得出宇宙在开和闭之间是严格平衡的。这种平衡需要一定量的物质来完成。我们称之为m。

通过研究大爆炸的核合成，我们可以估算出宇宙的总量子物质。这是通过将目前观测到的宇宙的He/H比值与早期高温阶段存在的重子数联系起来实现的，当时大部分氦是由重子产生的。一旦宇宙温度下降到中子-质子质量差以下，中子就开始衰变为质子。如果早期的重子密度较低，在大量中子衰变之前，质子很难找到一个中子来制造氦，中子衰变的次数也不足以解释今天看到的氦量。因此，通过测量今天的He/H比值，可以估算出宇宙大爆炸后不久所需的重子密度，从而估算出今天的重子总数。我们需要0.05 M的总重量来解释轻同位素的已知比例。所以宇宙总质量的1/20是重子物质。

不幸的是，对我们用望远镜所能看到的一切的总质量的最佳估计只有0.01米左右，宇宙中其他99%的物质在哪里呢？它们是暗物质。

因此，可以得出两个结论。我们在宇宙中只能看到0.05M的0.01M的重子物质。剩下的一定是星系周围的重子暗物质晕。必须有一些非重子暗物质来解释剩下的95%的物质，以临界质量为单位给出，这样宇宙的总质量等于1。

对于那些不相信传统的大爆炸模型，也不想依靠想象的宇宙学来得出暗物质存在的人来说，还有其他更直接的方法。贾赦百科在《星系团》中观察到，星系团中星系的运动表明它们受到总引力的约束，这是由于星系中发光物质的5-10倍。在单个星系中，恒星围绕星系自转中心的自转速度是可以测量的。由此产生的“自转曲线”只与星系中的物质分布有关。与我们在星系中看到的物质相比，星系外层恒星旋转速度太快。同样，可以合理解释的物质是可以通过电磁辐射观察到的物质的五倍。这些结果可以通过假设每个星系周围都有一个“暗物质晕”来解释。

暗物质是什么？

这是个悬而未决的问题。有很多种可能，但没有人能给出明确的答案。以下是一些发表的观点，世界各地的研究人员都在努力寻找合适的实验来证实这些观点。重点是解决所有问题至少需要一个重子候选和一个非重子候选，所以这里给出的可能性中，正确的选择不止一个。

到目前为止我们还没有注意到正常的物质，比如:

暗星系、褐矮星、行星物质(岩石、尘埃等。)

大量的标准中微子。如果任何中微子是大质量的，那么这可能是损失的质量。另一方面，如果它们太重，就像传说中的17kev中微子，那么大量中微子产生的问题几乎与它们解决的问题一样多。奇怪的事件(详见粒子动物园FAQ)。

这个巨大的奇迹将提供缺失的质量。为了完整的解释，这些物质可以分为两类:一类是因为其他原因被提出，但恰好解决了暗物质问题的物质；另一类是专门提出来提供缺失暗物质的物质。

第一类物质的例子是轴子、额外的中微子、超对称粒子和许多其他东西。它们的性质受到预测它们的理论的限制，但凭借它们的质量，如果它们以正确的丰度存在，它们就解决了暗物质的问题。

第二种粒子通常被归类为开放粒子。它们的性质没有明确的定义，只知道它们质量巨大，还有其他性质。到目前为止，在很多寻找新粒子的实验中都找不到它们。这些粒子包括弱相互作用的大质量粒子、场和其他一些粒子。

参考资料:《宇宙中的暗物质》(耶路撒冷冬季理论物理研究所，1986-7)，J.N .巴赫、t .皮兰、s .温伯格主编。

暗物质(第二十三次报告的进展)，J. Audouze和J. Tranfan编辑。