转自：东说念主民日报香港六合彩资料网站
李然
《东说念主民日报》（
2025年01月25日
第06版）
图(1)：“悟空”卫星在轨示意图。“悟空”卫星为暗物资径直和盘曲探伤提供了多数踪迹。
中国科学院紫金山天文台供图
图(2)：中国500米口径球面射电千里镜（FAST）全景。2024年，FAST发现了6个距离地球约50亿光年的中性氢星系，通过探伤计算中性氢，关于领路暗物资、暗能量属性，解读星系造成和演化流程等具有进犯意旨。
新华社记者欧东衢摄
图(3)：频频公里阵列射电千里镜先导名目MeerKAT射电千里镜，与其不雅测到的星河系中心的深广射电频段气泡示意图（合成相片）。
新华社发
图(4)：位于中国锦屏地下实验室二期的中国暗物资实验CDEX大型液氮恒温器（2020年摄）。
新华社发
天地中存在多数产生引力却不发光的物资，这么的物资被称作“暗物资”，其总量远远跨越组成可见宇宙的物资。
前不久，中国科学院阐述研判125个科学计算前沿，轴子暗物资探伤位列其中。连年来，科学家愚弄东说念主工智能、量子期间等探伤暗物资，也取得了可喜的施展。
暗物资对天地影响潜入，那是一种看不见的力量，沉默股东着天地的演化。探伤和计算暗物资，是一个拓展东说念主类融会领域的流程，科学家不断建议新的表面和计算步调，每一次新发现王人可能颠覆咱们对天地的清醒。本期“瞰前沿”温存暗物资计算，了解一下阿谁充称心想和激情的暗物资宇宙。
——编者
天地，降生于约137亿年前的大爆炸。在降生之初，天地处于高温、高密度、均匀的情状，跟着天地的彭胀、冷却，原子得以造成，并在引力作用下不断。大爆炸后约1亿年，第一代恒星造成，随之造成的是恒星的不断体——星系。星系通过合并，吸积气体，安靖成长。灿艳的星系宇宙就这么从无到有一步步造成。
20世纪30年代以来，一系列天文不雅测表示，以灿艳群星为代表的原子物资只占据天地物资总量的很少一部分，天地中存在多数产生引力却不发光的物资，这么的物资被称作“暗物资”，其总量远远跨越组成可见宇宙的物资。
暗物资的存在对天地的结构演化和星系造成至关进犯。在天地早期，暗物资不断产生的引力提供了星系造成所需要的引力势阱。若是暗物资不存在，那么咱们所处的星河系就无法造成。因此，自其存在被不雅测细目以来，暗物资一直是天文体最进犯的计算对象之一。
暗物资和原子物资不同，它不参与电磁相互作用，不发光，也不会被光照亮。不外，科学家不祥基于暗物资引力效应，测绘其在天地中的散布，进而探索暗物资是什么。跟着新一代高精度天文不雅测法子进入使用，“隐形”的暗物资正在被更好地“看见”。
看不见摸不着，何如测绘暗物资
天地法式的暗物资测绘主要有三类步调。
第一种步调，暗物资存在引力，这会影响天体的清醒，而天体的清醒不错通过光谱学步协调天体测量学步调“捕捉”。20世纪30年代，天文体家弗里兹·茨威基恰是因为发现了星系团中星系的清醒速率太快，需要非凡的物资来提供引力料理，进而意志到暗物资的存在。当今，对恒星、星团、星际气体云等天体的清醒测量，仍然是计算星河系和隔邻星系内暗物资散布的最主要技巧。
第二种步调，是通过引力透镜效应进行暗物资计算，这亦然应用最为无为的暗物资测绘步调。凭据广义相对论，任何物资王人会有引力效应，不祥使其周围的空间转折。远方星系发出的光，经过转折的天地空间来到地球，不雅测者看到的星系形态与其蓝本的形态比拟即是误会的。这同样于透过玻璃透镜不雅察宇宙会看到误会的征象，因此称作引力透镜效应。在大多数情况下，这种误会相等幽微，被称作弱引力透镜效应。天文体家通过精准测量野心天区里多数星系的形态，并进行统计分析，不错索要由暗物资带来的空间误会信息，进而画图野心天区中的暗物资密度散布。此外，在配景星系、动作透镜的引力势场中心、不雅测者三者真是连成一线的情况下，不雅测者不雅察到的星系图像会有更横暴的误会，造成爱因斯坦环、巨弧等强引力透镜征象。强引力透镜征象终点适共计算天地小法式（1000光年—10万光年法式）的暗物资散布。
第三种步调，是利用星系动作示踪物来计算暗物资在天地法式的散布。所有的星系王人造成在被称为“暗晕”的暗物资团块中，并跟着暗晕的质地增长和相互合并演化。若是咱们把星系在数千万光年空间法式上的散布画成一张图，这张图会呈现出蛛网般的形态，被称作“天地网”。天地网履行上呈现了暗物资散布的大法式结构。基于天地结构演化表面，科学家不错通过统计星系的空间散布、星系与星系之间的位置关联来计算暗物资的宇不雅散布。
暗物资的“真面庞”是什么
暗物资是一种基本粒子吗？它的静止质地是些许？何如和其他粒子相互作用呢？这些问题，当今还莫得明确的谜底。
若是暗物资是一种粒子，那么它可能会衰变、消逝，从而可能滚动为可不雅测的光子或其他可探伤的粒子。东说念主类探伤暗物资粒子不错“上天”探索：在天外中，好意思国的费米伽马射线卫星试图不雅测暗物资消逝产生的伽马光子，中国科学院主握研制的暗物资粒子探伤卫星“悟空”的野心则是不雅测暗物资可能滚动造成的高能电子/正电子；也不错“入地”探寻：在地下实验室，好意思国的暗物资探伤器LUX-ZEPLIN，欧洲的XENONnT实验和中国的“熊猫实验”（PandaX）、暗物资实验名目（CDEX）等则试图不雅察暗物资与普通物资碰撞产生的辉光。这些不雅测从多方面压缩了暗物资粒子的走避空间，匡助咱们安靖接近暗物资粒子骨子。
比拟于径直探伤暗物资粒子，天文不雅测更温存暗物资的性质。借助天地学高精度数值模拟，科学家不错将暗物资粒子的微不雅属性和暗物资在千万光年甚而兆亿光年法式上的物资散布结构缔造精准的关连，这就如灭亡座建筑，用竹木、砖石建造依然用钢筋建造，将影响到大楼的高度、形态等。反过来，天地物资散布的宏不雅结构，也不错用于计算暗物资粒子的性质。
东说念主类面前关于暗物资的融会，主要来自天文体不雅测。通过天地微波配景辐射、天地大法式结构等不雅测，科学家细目暗物资的总量是可见物资总量的5倍以上。此外，暗物资粒子的性质必须允许天地结构以一种“等第成团”的花式造成——小的结构先于大的结构造成。这示意暗物资可能是一类质地很大的粒子，在天地早期具有较小清醒速率，稳妥这么性质的暗物资被称为“冷暗物资”。
现时，天文体前沿不雅测关于暗物资性质的探索，主要辘集在两个方面。当先是暗物资粒子的质地，这个问题常被态状为“暗物资究竟有多冷”。在天地中，越“冷”的暗物资，不祥造成越多的低质地暗晕。对强引力透镜、星河系星流等征象的不雅测，不错测量到质地相等低的暗晕。另一个方面是暗物资粒子何如和其他粒子以及本身发生相互作用。这不错被形象态状为“暗物资粒子会不会碰撞”。暗物资粒子的这一性质会影响到暗晕的里面结构，通过强、弱引力透镜和清醒学步调精准测量暗晕内的物资散布，将有助于了解暗物资粒子的“碰撞”能力。
咱们离暗物资的谜底还有多远
天文体家现时但愿将不同的不雅测步调诱骗起来，获取从太阳邻域到百亿光年法式暗物资散布的“防护舆图”以计算暗物资性质。这需要开展一种被称作“巡天”的普查式不雅测，用于系统、均匀地获取在幅员宽敞空间中的天体图像、光谱信息，并从中索要星系能源学、引力透镜等信息，进而测绘暗物资散布。新一代空间天文旗舰级名目，包括欧洲航天局辐射的欧几里得千里镜、我国的巡天际间千里镜和好意思国的罗曼空间千里镜，王人将在天外开展高精度巡天不雅测。其中，我国将要辐射的巡天际间千里镜搭载了大视场巡天相机和多台天文精测探伤器，有望在暗物资测绘和暗物资性质计算范围取得施展。
巡天际间千里镜的口径和哈勃千里镜相等，但一次可不雅测的天际范围远超好意思国辐射的哈勃千里镜和韦布千里镜，终点稳妥开展对天地的图像和光谱普查责任。若是说哈勃千里镜是长焦镜头，不错拍摄到远山上一头奶牛的了了图像，巡天际间千里镜就好比广角镜头，不错一次性拍摄通盘山上牛群的图像，况且其中任何一头牛的容貌王人十分了了。
除了巡天千里镜，我国还建成了一系列稳妥开展暗物资计算的大地千里镜，比如郭守敬千里镜，这是测量星河系内暗物资散布的进犯法子；“中国天眼”500米口径球面射电千里镜（FAST），可提供隔邻天地氢原子云的散布信息，这些氢原子云也不错动作暗物资的示踪体来搜索低质地的暗晕。此外，我国参与的大型国外合营名目“频频公里阵列”将在射电波段掀开一扇测绘暗物资的“窗户”。
跟着新一代海量天文数据的取得，在将来的10—20年，暗物资的天文体测绘有望进入一个金色年华。现阶段咱们所作念的穷困也许并不是为了未来或后天，而是为了更远方的将来，咱们期待不祥真确领路暗物资宇宙。
（作家为北京师范大学进修、巡天千里镜科学责任调理中心科学数据株连科学家）香港六合彩资料网站