誰是首先證明暗物質存在的科學家?
暗物質(Dark matter)是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質,它可能是宇宙物質的主要組成部分,但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中,其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。結合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測和標準宇宙學模型(ΛCDM模型)可確定宇宙中暗物質佔全部物質總質量的85%、佔宇宙總質能的26.8%。
目前一種被廣泛接受的理論認為,組成暗物質的是“弱相互作用有質量粒子”(weakly interacting massive particle, WIMP),其質量和相互作用強度在電弱標度附近,在宇宙膨脹過程中通過熱退耦合過程獲得目前觀測到的剩餘豐度。此外,也有假說認為暗物質是由其他類型的粒子組成的,例如軸子(axion),惰性中微子(sterile neutrino)等。
最早提出“暗物質”可能存在的是天文學家卡普坦(Jacobus Kapteyn),他於1922年提出可以通過星體系統的運動間接推斷出星體周圍可能存在的不可見物質。 1932年,天文學家奧爾特(Jan Oort)對太陽系附近星體運動進行了暗物質研究。然而未能得出暗物質存在的確鑿結論。 1933年,天體物理學家茲威基(Fritz Zwicky)利用光譜紅移測量了後發座星系團中各個星系相對於星系團的運動速度。
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