Tag: 暗物質

《星空（Starfield）》中的暗物質成就是遊戲里非常重要的一個特殊成就，這個成就只需要消滅300名人類敵人就可以了，要求還是很簡單的，遊戲流程中可以遇到的人類敵人非常多，見到殺了就行。 星空暗物質成就應該怎麼做 暗物質成就需要消滅300名人類敵人，遊戲流程中擊殺遭遇到的人類敵人，可以在菜單——狀態——戰鬥界面隨時查詢目前進度。 來源：3DMGAME

10月19日消息，據媒體報導，半個世紀前，科學家薇拉·魯賓和肯特·福特證實了一種不可見物質——現被稱為暗物質，他們認為暗物質是促使星系旋轉的「動力」，現今科學家們提出了大量暗物質存在的證據，但似乎我們對這種神秘物質的了解還是不夠的，例如：暗物質是冷的、溫的還是熱的？ 資料圖 盡管暗物質僅通過引力與普遍物質相互作用，但暗物質的數量非常多，占宇宙中所有物質的85%，它對塑造我們看到的所有物質具有關鍵的「幕後作用」，從銀河系至連接遙遠星系的纖細氣體暗絲。 科學家關於暗物質的形式有很多觀點，從被稱為MACHOs的行星大小天體到像「大質量弱相互作用粒子（WIMPs）」的單個粒子，甚至部分科學家認為暗物質更小，像軸子和惰性中微子。 上世紀80年代，科學家提出了一種方法用於解釋暗物質概念，他們將暗物質粒子分為冷、溫或熱三種類型，這些分類是基於每一種暗物質在早期宇宙中的運行速度，該速度取決它的質量，以及它誕生時周圍環境的溫度。 光，這種運行速度較快的粒子被稱為熱暗物質；質量較大、運行速度較慢的粒子被稱為冷暗物質；而溫暗物質則介於兩者之間。 以該方式觀察宇宙事物，大質量弱相互作用粒子是冷暗物質，惰性中微子是熱暗物質，來自宇宙早期的殘留中微子是熱暗物質，相比之下，軸子是一個特例，既輕又極冷。 如果一個暗物質粒子較輕、速度較快，那麼它在給定時間內會運行得更遠，它將使沿途已經存在的任何結構變得平滑。另一方面，較慢、較冷的暗物質形式可能有助於構建結構，依據迄今我們所知和所見的宇宙現象，暗物質應該是某種混合物形態的一部分。 暗物質構建星系 盡管有許多關於每種暗物質候選物質類型何時和如何形成的理論，但科學家唯一確定的是，暗物質在大爆炸後大約75000年就已存在，從那時起，宇宙物質開始主導輻射，微小的結構種子開始形成。 大多數類型的暗物質粒子都是在新生宇宙熾熱密集的原始湯中，由其他粒子之間的碰撞產生的，這與在大型強子對撞機等裝置進行高能粒子碰撞產生的奇異新型粒子方式大致相同。伴隨著宇宙不斷膨脹和冷卻，暗物質粒子最終會變成熱、冷或者溫類型暗物質，它肯定不止一種形態類型。 科學家描述稱，雖然暗物質這一術語具有一些誤導性，但暗物質能在宇宙中自由「流動」，它們不像漂浮在河流上的樹葉，以協調一致的方式朝向同一個方向，它們不是在一個宇宙區域，之後又抵達另一處宇宙區域，它們是無處不在，向四面八方散播。 當暗物質在宇宙中流動的時候，每種類型的暗物質都會對天體結構的形成產生獨特影響，要麼增加該天體集中度，從而促進星系的形成，要麼阻礙它們的增長。像WIMPs這樣的冷暗物質，可能會形成塊狀天體結構，它移動非常緩慢，能夠聚集在一起並形成引力井，從而捕獲附近的宇宙物質。 冷、熱、溫暗物質 相反，熱暗物質會是一種較平滑的團塊物質，其運行速度較快，以至於它們能忽略引力井，這就是為什麼科學家現在相信熱暗物質的存在，例如：宇宙早期遺留下來的中微子。盡管中微子並不能代表暗物質，但這些中微子是迄今已知暗物質唯一的組成部分，它們對宇宙的進化具有重要影響。 你可能會認為，溫暗物質是最佳暗物質類型，使宇宙充滿了適宜孕育天體的充足條件，科學家認為惰性中微子是溫暗物質的代表成分，而且從理論上講，惰性中微子確實可以構成暗物質的主要成分。 但是大多數參數空間（可能存在的條件集），均已被排除，盡管當前中微子振盪仍可能發生，但通常中微子在太空中通過標準振盪變成惰性中微子的機率被認為非常小，估計在10萬分之一至100萬億分之一之間。 接下來需要考慮的是軸子，不同於其他暗物質候選目標，軸子都非常輕，輕至可以更好地將其描述為波，其相關的作用場可以擴散數千米，而且溫度極低，事實上軸子與其他形式的物質耦合形式非常脆弱，以至於宇宙早期原始湯中粒子瘋狂碰撞幾乎不會產生任何物質。它們形成暗物質的方式與其他暗物質候選目標不同，盡管宇宙早期處於高溫狀態，但軸子誕生時非常冷，並永遠保持低溫狀態，這意味著它們是絕對冷的暗物質。 盡管軸子很輕，因為它們存在於接近絕對零度的溫度條件，在該溫度下所有粒子的運動都停止了，所以它們本質上是不運動的，它們是一種幽靈般的液體，任何物質都能穿過它。 尋找「各種各樣」的暗物質 一些科學家認為，要解釋我們在宇宙中看到的所有事物，需要不止一種類型的暗物質。在過去幾年里，隨著檢測大質量弱相互作用粒子和通過大型強子對撞機碰撞產生暗物質粒子的實驗均已失敗告終，科學家進行越來越多的暗物質研究工作，致力於揭曉神秘的暗物質真實面紗。科技進步和精湛技術使科學家採取更多的搜索方案，這些方案可以迫使較輕、甚至更怪異的暗物質粒子從隱藏的區域釋放出來。 其中一些努力利用了暗物質在創造過程中起到的作用。研究人員通過費米伽馬射線太空望遠鏡尋找大質量弱相互作用粒子與其反粒子之間的碰撞跡象。 智利維拉-盧賓天文台使用全球最大的數位相機，對南部天空進行大規模勘測，勘測將完成的任務是通過觀察暗物質如何彎曲人類所能看到星系的光線，從而更好地掌握宇宙中暗物質的分布狀況。 它將以一種完全不同的方式告訴我們暗物質的本質，它分布越像塊狀一樣集中，就越符合「暗物質是冷的」的理論觀點。預計該相機將在10年內拍攝大約200億個星系的圖像，科學家希望從這些圖像中推斷出塑造它們的暗物質的基本性質。 我們不僅僅想知道暗物質是否存在，我們還希望了解宇宙學，真實知曉暗物質是什麼？ 來源：cnBeta

10月18日消息，據媒體報導，XENONnT暗物質實驗是一個位於地表以下1400米的巨大實驗室，利用多達數噸的液態氙和一系列精密的實驗儀器來搜尋神秘的暗物質。瑞士蘇黎世大學的高級研究員米歇爾·加洛韋正是這項實驗計劃的參與者。她通常開車去上班，途中會經過一條隧道，然後進入一座山的內部。在實驗設施的入口處，警衛會問她要一個秘密密碼，「然後，這扇岩石中的大門就打開了，就像詹姆斯·邦德電影里的場景，這超級酷」。 ...

據媒體CNET報導，根據周一發表在《npj Science of Learning 》雜誌上的一項新研究，物理學家的大腦通過自動將事物歸類為"可測量的"或"不可測量的"來處理反直覺的理論。 卡內基·梅隆大學的心理學家、該研究的第一作者Marcel Just說：「我們每天遇到的大多數事物，比如一塊石頭、一朵花，你可以說，'嗯，它和我的拳頭差不多大......但是物理學家思考的概念卻沒有這種屬性。」 為了准確研究物理學家的大腦是如何工作的，Just和其他研究人員給10名卡內基·梅隆大學的物理學教師--他們的專業和語言背景各不相同--提供了一本物理學概念的帳本。然後，他們使用fMRI（功能性磁共振成像）掃描來檢查受試者的大腦活動，因為這些人在列表中的活動。 與有助於解剖學研究的普通核磁共振成像相比，功能性核磁共振成像可以根據血流、葡萄糖和氧氣的波動來檢測大腦活動。 結果發現，每個物理學家的大腦將該領域內的概念組織成兩組。研究人員只需弄清楚如何給每組貼上標簽。 "我看了這個列表，'像勢能、扭矩、加速度、波長、頻率......這些概念有什麼共同點？在同一尺度的另一端，有像暗物質；二元性；宇宙學；多重宇宙這樣的東西，"共同作者、卡內基梅隆大學的粒子物理學家Reinhard A. Schumacher解釋道。 一般人可能會把 Schumacher的描述歸為後一種，認為是令人費解的，但他意識到，最重要的連接因素是它們是不可測量的。在大腦掃描中，這些概念並沒有顯示出他所說的"程度"的活動，鬆散地指的是將有形的限制放在某物上。 研究小組認為，物理學家的大腦會自動區分抽象的項目，如量子物理學，和可理解的、可測量的項目，如速度和頻率。 基本上，那些在這些非物理學家中引起困惑的東西並沒有引起他們的"程度"的想法。這可能就是他們可以相對輕松地思考這些東西的原因，而其他人卻開始擔心規模問題。 談到經驗，Schumacher說，一個學生考慮抽象的物理學思想可能與作為一個長期的物理學家構想它們非常不同。 Schumacher表示：「我認為有一種感覺，隨著物理學家年齡的增長，這些概念在腦海中逐漸形成，你最終會以一種更有效的方式使用它們。你越是使用這些概念，它們就越是像老朋友一樣。」 大腦掃描也支持這一論斷。該團隊不僅測試了教師的大腦活動，他們還觀察了物理學學生的大腦。 Schumacher說：「對於多年來一直在做這件事的老物理學家來說，就像大腦更有效率一樣。它不必像以前那樣需要長期思考，因為你馬上就會完成正確的事情。」 此外，Just指出教授們 「有更多的右半球激活，這表明他們有更多的遠距離相關概念」。 雖然物理學專業的學生可能會將速度與加速度聯系起來，但教授們似乎將速度與更多由大腦偏遠位置激活的小眾主題聯系起來，這也許是宇宙膨脹的速度。只是強調了大腦如何進化以適應新的、抽象的想法發生在我們所有人身上。也許只有理論物理學家能輕易理解多元宇宙，但在其他領域工作的人當然也會思考他們自己的復雜想法。 例如，化學家必須將看不見的原子軌道結構和只在教科書中畫出的鍵的構型形象化。而普通公眾，隨著時間的推移，已經適應了像iPhone這樣的發明。研究人員稱，想像一下，穿越時空回到1700年，向別人解釋一個無形的數據存儲礦的工作原理。他們可能會有和我們想像量子領域時一樣的感覺--我們對他們來說就像是"物理學家"。 "我們現在有這種理解，"Schumacher解釋說。"即使你開發了一些新的科學概念，我們也能或多或少地預測大腦將如何處理它。" 例如，在練習中，當被要求思考振盪時，Just說一些受試者的大腦激活了與節奏活動有關的部分。該器官基本上重新利用了古代用於一般節奏的區域，比如也許是音樂，以允許現代物理學概念。 "正弦波的概念只有幾百年的歷史，"Just說。"但是人們一直在觀察池塘里的漣漪 。" Just還建議，積極幫助大腦重新調整自己的目標，利用其適應能力，這是有可能的。他說，如果我們允許兒童通過教育擴大他們的思維，更早、更嚴格地引入抽象概念，也許有一天他們可以像科學家那樣輕易地想像事物。甚至在更遠的地方，他說這些發現可以為心理健康的研究提供信息--大腦的組織和適應能力在困境中是如何運作的？ 「我認為這是世界上最迷人的問題，」Just說。「人類大腦的本質是什麼？我們怎樣才能使它們更健康；思考得更好？」 來源：cnBeta

據媒體報導，利用一種奇特的量子力學原理，研究人員創造出了一種特殊的鈹晶體，能夠探測到極其微弱的電磁場。這項成果日後或許可以用於探測假想中的暗物質粒子——軸子。原子物理學家用一套電極+磁場系統克服了鈹粒子之間的天然排斥力，將 150 個帶電鈹粒子困在一起，從而創造出了這種獨特的量子晶體。 圖為量子糾纏概念圖。科學家將鈹離子的運動與自旋糾纏在了一起，創造出了一種特殊的鈹晶體，可以探測到極其微弱的電磁場。 當用這套電極+磁場系統圍困住鈹離子時，這些原子便自動組合成了一張薄膜，厚度約為人類頭發直徑的兩倍。這樣的組合就像晶體一樣，受到外力干擾時會發生振盪，將這些原子變為激發態時，它們不會各動各的，而是會作為一個整體共同振動。 這種鈹「晶體」遇到電磁場時會產生一定反應。通過它們的振動情況，便可測算出電磁場的強度。 但對任何量子力學系統的測量都受制於海森堡不確定性原理：即粒子的位置和動能等特性無法同時准確測出。不過，該團隊利用量子糾纏原理，設法繞開了這一限制。 物理學家將鈹離子的運動與自旋之間建立起了糾纏關系。如果將量子系統比作一個個迷你的箭頭，自旋就描述了這些箭頭的指向，比如「向上」或者「向下」。 晶體發生振盪時，會產生一定量的位移。但由於海森堡不確定性原理，對位移的測量精確度始終受限，其中還包含大量量子噪聲。要想測量出這種位移，「位移程度必須大於量子噪聲才行」。 離子的運動與自旋之間的糾纏關系可以將量子噪聲分散開來，從而降低噪聲，讓研究人員得以測量出晶體產生的超微弱波動。為測試其性能，他們向這套系統釋放了一道微弱的電磁波，藉此觀察系統的振盪情況。 該晶體探測微弱電磁信號的敏感度已經比之前的量子傳感器高了十倍，但該團隊認為，如果增加鈹離子的數量，或許還能打造出一台更加敏感的探測器，用於軸子的搜索。 軸子是一種假想中的超輕暗物質粒子，質量只有電子的百萬分、甚至 10 億分之一。一些軸子模型認為，軸子有時可以轉化為光子，在這種情況下，它就不再是「暗」物質了，而是會產生微弱的電磁場。假如上述鈹晶體所在的實驗室中有軸子飛過，這些晶體或許便可捕捉到軸子的存在。 除了有助於搜索暗物質之外，這項研究還可能應用於多種場景，比如搜索實驗室中由電線產生的雜散電磁場、或進行材料探傷等等。 來源：cnBeta

據媒體報導，澳大利亞國立大學(ANU)的研究人員證實，形成恆星的星系是產生伽馬射線的原因，截止到目前，伽馬射線還沒有已知的起源。來自澳大利亞國立大學天文和天體物理研究學院的主要作者Matt Roth表示，直到現在還不清楚是什麼產生了伽馬射線--—宇宙中最活躍的光形式之一--它們出現在看似「空曠的天空」的小塊區域。 這一發現可能為天文學家解決宇宙的其他謎團提供線索，如暗物質是由什麼粒子組成的--暗物質是天體物理學的聖杯之一。 「這是一個重要的里程碑，其最終發現了伽馬射線發射的起源，解開了自上世紀60年代以來天文學家一直試圖破解的宇宙之謎，」Roth博士說道，「在宇宙中有兩個明顯的來源可以產生大量的伽馬射線。一種是氣體落入特大質量黑洞，這些黑洞位於所有星系的中心--稱為活動星系核(AGN)--另一種是與星系盤中的恆星形成有關。我們模擬了宇宙中所有星系的伽馬射線發射並將我們的結果跟對其他來源的預測進行了比較，結果發現產生這種彌散伽馬射線輻射的是恆星形成星系，而不是AGN過程。」 ANU大研究人員在更好地了解宇宙射線如何穿過恆星之間的氣體後能夠查明是什麼產生了這些神秘的伽馬射線。宇宙射線之所以非常重要，是因為當它們跟星際氣體碰撞時會在形成恆星的星系中產生大量的伽馬射線。 來自NASA的哈勃太空望遠鏡和費米伽馬射線太空望遠鏡的數據是揭示未知伽馬射線起源的關鍵資源。研究人員分析了許多星系的信息如它們的恆星形成速率、總質量、物理大小和離地球的距離。 Roth博士指出：「我們的模型還可以用來預測來自恆星形成星系的無線電發射--頻率跟汽車無線電相似的電磁輻射，這可以幫助研究人員更多地了解星系的內部結構。我們目前正在研究繪制伽馬射線天空的地圖以便為下一代望遠鏡的伽馬射線觀測提供信息。這包括切倫科夫望遠鏡陣列，澳大利亞也參與其中。這項新技術有望讓我們在伽馬射線中觀測到比現有伽馬射線望遠鏡更多的恆星形成星系。」 來源：cnBeta

9月7日，國家空間科學數據中心、中國科學院紫金山天文台聯合公開發布了「悟空」號暗物質粒子探測衛星的首批伽馬光子科學數據，它們也將第一次面向全球開放共享。 「悟空」號衛星於2015年12月17日在酒泉衛星發射中心成功發射，預期壽命3年，現已平穩運行5年多，完成全天區掃描超過11次，獲取了約107億個高能宇宙射線事例，先後獲得了宇宙線電子、質子、氦核等TeV（萬億電子伏特）以上能區精確的測量結果，在暗物質間接探測和宇宙線起源方面作出了重要貢獻。 「悟空」號有三大科學目標，分別是暗物質粒子間接探測、宇宙線物理、伽馬射線天文。 空間伽馬射線觀測是人類認識宇宙的重要手段之一，在宇宙起源、暗物質探測等科學前沿問題的研究中發揮著積極作用。 本次首批公開發布的數據，是來自2016年1月1日至2018年12月31日的伽馬光子科學數據，共計99864個事例，以及與其相關的衛星狀態文件。 有需要的，可通過國家空間科學數據中心或中國科學院紫金山天文台獲取。 大氣！中國暗物質衛星「悟空」第一次全球共享伽馬光子科學數據 「悟空」號伽馬光子科學數據全天計數圖 「悟空」號伽馬分析組核心成員段凱凱博士介紹，伽馬射線數據在暗物質間接探測研究中具有特殊的研究價值，一是源於伽馬光子不帶電荷，在傳播過程中不會被磁場偏轉，能夠更好地攜帶暗物質空間分布的信息；二是「悟空」號衛星具有極高的能量解析度，有望幫助研究者了解暗物質的性質。 伽馬射線數據還可用於深入研究活動星系核的黑洞噴流成分、脈沖星產生脈沖輻射的機制，以及超新星遺跡對宇宙線加速的貢獻等豐富的天體物理過程。 後續，國家空間科學數據中心與中國科學院紫金山天文台還將持續發布伽馬光子科學數據，開展數據分析與應用技術及工具的研發，為公眾提供更多樣、更精細、更透明的數據共享與應用服務。 來源：遊民星空