暗物质是什么?引力可能是暗物质的一种吗？ 光子有引力吗粒子都有引力吗暗物质有引力吗
Matter）是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇宙中84.5%的物质含量，其中人类可见的只占宇宙总物质量的10%不到（约5%）。暗物质无法直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。
暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、天文观测和膨胀宇宙论研究表明：宇宙的密度可能由约70%的暗能量，5%的发光和不发光物体，5%的热暗物质和20%的冷暗物质组成。
新计算机模型：暗物质并非由重粒子组成
中文名：暗物质
外文名：Dark
matter
别称：不可见物质
发现者：弗里兹·扎维奇
质量：宇宙的90%
类属：天文学
暗物质受引力作用，为什么它没有塌缩成一颗天体或者黑洞？~
“宇宙中充满了物质，但神奇的是，大部分物质却消失不见了。”——Tacitus
暗物质问题我们以往说了很多遍，相信你也看的是够够的了。而且我也认为你现在肯定相信了暗物质的存在，因为指向暗物质的证据实在是太多了，并且这些证据互相独立，各不影响，都可以成为佐证暗物质存在的有力证据。
在我们相信暗物质存在的同时，我们也了解了它的一些性质，我们目前认为暗物质是冷的弱相互作用大质量粒子，它可以为星系、星系团的结构稳定、以及大尺度结构的形成提供举足轻重的引力作用。那么今天的问题就是：如果暗物质发生引力相互作用，为什么它没有形成黑洞或其他结构？
事实上，暗物质确实会发生、也可能只发生引力作用，但它并不会构成任何意义上的结构，例如：暗物质星球？暗物质黑洞？暗物质原子？
早期宇宙中的高能粒子和相互作用
回想一下宇宙诞生的时刻，也就是早期的宇宙，那时空间中不存在目前我们看到的各种岩石星球、恒星、以及黑洞、甚至当时原子也不存在。此时的宇宙只是一个炽热、稠密，不断膨胀、充满各种高能物质粒子和不同形式辐射粒子的“海洋”，总的来说就是一锅粥。在宇宙诞生后仅仅几分钟，空间迅速的膨胀冷却后，原子核得以形成，此时的还包括电子、中微子、光子，以及暗物质粒子。
当然，此时所有的粒子都是热粒子，在物理学中我们所说的“热”就代表粒子拥有极高的动能，而我们所说的“冷”就代表粒子的运动速度缓慢。也就是说，这些粒子此时在空间中以非常高的速度飞来飞去，它们之间会相互施加引力影响，就算是光子这种无质量粒子也会受到引力的影响。因为光子拥有能量，而能量和质量是等价的，只是不同的变现形式而已。
但是在宇宙中引力并不是唯一一种相互作用力。
还有一种特别重要的力叫电磁力，这种相互作用方式是物质粒子发生碰撞，并交换能量的唯一方式。我们日常生活中发生的机械碰撞，例如：台球、篮球、乒乓球，或者你打我一拳，我感觉好痛，这些都是电磁相互作用的结果。
那么光子和电子这两种粒子最容易发生碰撞，它们可以通过电磁力非常频繁的互相作用、互相散射。以交换能量和动量。
原子核也是带电粒子，它也可以和光子发生作用，但原子核的质量比电子要大得多，所以在每次的碰撞中获得和损失的动量更少。
中微子不会发生电磁相互作用，因为它根本不带电，而且除了引力以外，它只会发生非常微弱的弱相互作用。这意味着中微子与其他粒子碰撞就十分罕见。所以我们经常听说它可以穿透一切物质。
中微子这么厉害，但暗物质更牛，就我们目前所知，它只会通过引力和其他物质包括自身发生相互作用，也就是说暗物质没有所谓的碰撞，不会和任何粒子交换能量，在任何物质面前也是来去自由，只能被其他物质吸引。
这时你可能会想，起初气体云的温度很高，还没有足够冷却，而普通物质还会发生碰撞相互作用，当它们在引力的作用下尝试首次坍缩时，由于中心温度的升高，辐射压力会将物质推开，阻止物质结构的快速形式。但暗物质不会发生与任何物质碰撞，它们就会在引力的作用下，在密度过高的区域持续增长，知道形成团块结构，产生暗物质星球、星系、黑洞？
但事实上并不会发生这样的事。
为什么暗物质没有形成任何结构
上文说，正常物质一开始塌缩会被辐射压力推开，这时因为气体云温度过高，还需要冷却。但宇宙就是一个持续碰撞、冷却的过程，等气体云足够冷以后，物质会在引力的作用下再次塌缩，高密度区域的密度会持续变大，这是因为正常物质在被吸引到一起的时候，电磁力就会发生作用，使得物质粒子结合在一起，就像胶水一样把物质都“粘”在一起，使得密度越来越大，所以正常物质就可以通过引力坍缩，然后通过电磁力产生束缚状态的物体，例如：行星、恒星、星系。当然原子也一样，如果没有电磁力，原子核和电子也没有任何关系，并不会结合在一起。
那么如果没有电磁力的“粘性”，只有在引力作用会怎么样？物质粒子只会形成一个弥散的、松散的“蓬松”结构。这就是为什么我们经常会说，在星系周围存在“暗物质晕”，“晕”这个字你应该能理解，就是一种弥散的结构。
在宇宙的大尺度结构上还有暗物质丝，但没有其他的暗物质结构。
暗物质虽然不能形成结构，但在正常物质形成结构的过程中发挥了不小的作用。在正常物质一开始无法迅速形成结构的时候，暗物质就首先形成了蓬松的暗物质晕，它们可以为正常物质提供引力，以帮助一些结构的快速形成，所以我们说这些弥散、蓬松的晕环是今天宇宙中所有束缚结构的种子。当然，这包括：矮星系、普通星系、星系群、星系团、超星系团和细丝结构。
但是如果没有胶水的粘性把暗物质结合在一起，暗物质就注定是今天这种蓬松扩散的状态。我们习惯了电磁力的存在，习惯了普通物质粘在一起的形式，但如果电磁力消失，地球也会解体形成于暗物质一样的状态。
所以引力并不是形成所有行星、黑猩、黑洞的唯一原因，还有电磁力的功劳。
下面我们在举个粒子，更好的理解这一点！
想一下，你手里现在拿一个由普通物质(原子)组成的小球，然后把它扔出去，接下来会发生什么？
忽略空气的阻力，这个小球会做抛物线运动，上升到最高点然后一直下降直到与地球表面发生碰撞。其实这个小球是在以地球的质心为焦点沿椭圆轨道运动，是因为地球表面阻碍了小球的椭圆运动。我们只看到这个椭圆轨道的一部分，也就是我们所说的抛物线。看下图：
如果我们能把这个普通物质小球换成暗物质小球，情况会大不相同。
如果没有电磁力，就会发生一些奇怪的事：
除了引力以外，暗物质小球和地球的任何物质之间不会发生碰撞。暗物质小球会直接穿过地面，非常轻松的到达地心，并以一个近乎完美的椭圆轨道绕地球中心旋转。在正常物质中，原子都会发生随机运动，但有电磁力的束缚，原子根本无法自由活动，如果在暗物质小球中没有电磁力，那么暗物质粒子的随机运动就会把粒子从小球中缓慢的分离出来，因为引力本身不足以将暗物质粒子束缚在一起。这就说明，随着时间的推移，小球的轨道会发生改变，暗物质小球会变得越来越松散，就像彗星解体一样。
引力这个力很神奇，相比于其他力，我们最早发现了它的存在，但关于它也是最不理解的一种力。因为引力太弱了，电磁力比引力强了万亿倍。我们不理解引力为何如此的弱。所以就有科学家猜测说，可能还存在额外的维度，引力有一部分泄露到了其他维度。
因此暗物质并不能只在引力的作用下形成任何紧密的结构，因为仅靠如果积弱的引力不足以把任何物质束缚在一起，只能形成松散的结构。如果我们想要形成恒星、行星就必须要有更强大的电磁力来起作用。
热心网友
暗物质真的存在么？我们得首先了解暗物质是怎么提出的。1937年，天文学家弗里兹·扎维奇发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，然而星系的运行速度远远超出万有引力公式计算出的结果，这表明除了人类已知的星系团核心物质对该星系的引力外，还存在其他引力。天文学家进一步推断，在人类已知的宇宙物质之外，还有一种物质存在。科学家认为这种物质就是暗物质。
近几次通过高能物理搜寻暗物质所发现的“信号”吊起了人们的胃口，而这更有可能是传统天体物理学的结果，并非首次初步探测到宇宙中失踪的质量，持怀疑态度的天体物理学家们说道。
“十年前，如果没有首先进行反复核查，没有人会贸然说信号不可能是源自某种常规的天体。”克利夫兰市凯斯西储大学（Case Western Reserve University）天体物理学家斯特西·麦戈高夫在接受福布斯采访时说道。他说：“可如今的态度似乎是，如果没有马上认出这是什么，那一定就是暗物质；谎报‘狼来了’的行为没有遭到任何惩罚。”
▲ 艺术家眼中的暗物质
即便如此，理论上的可能性仍然很高。
这是因为大半个世纪以来，宇宙学中的“冷暗物质”一直被用来解释许多宇宙可见物质所表现出的引力动力学；其中包括像我们的银河系这样的巨大星系的自转速率。
“星系中直接可见的物质所产生的引力，远远不足以将各个星系聚拢在一起；如果用标准物理定律来计算引力的话，学术界就要引入暗物质来解释那部分额外的引力。”以色列魏兹曼研究所（Weizmann Institute）物理学家莫德采·米尔格若姆（Mordehai Milgrom）告诉福布斯道。
而且“外来的”非重子暗物质在理论上主要是通过引力的形式与常规物质发生作用，因此暗物质的探测本身就是个难题。即便如此，大多数宇宙学家接受这样的观点，即在宇宙失踪质量中常规暗物质可能占到85%之多。
引入暗物质的需要，要么与看不见的外来粒子有关，这种粒子远远超出了已知物理学的范畴，要么是新物理学的产物，该物理学认为在极大尺度结构上引力的表现方式是不同的。然而这两种假设都不容易被证实。
然而，几十年来，实验物理学家在地面和太空，通过实验室观测和天文观测寻找这一失踪的部分。
本月《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的一篇文章指出，最近一次观测就涉及英仙座星系团和附近的仙女座星系所发出的X射线。
利用欧洲太空总署的XMM-牛顿X射线太空望远镜，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）粒子物理和宇宙学实验室以及荷兰莱顿大学（Leiden University）的研究人员们报告称，观察到的过量X射线光子可能就是惰性中微子衰变的信号。也就是迄今为止未经证实的、假设的暗物质粒子。
“自2005年以来，我们就一直在搜寻这一信号。”该论文的第一作者、莱顿大学物理学教授阿列克斯·博亚斯基（Alexey Boyarsky）告诉福布斯。他还说：“该信号的强度接近实验设备灵敏度的下限，如果容易发现，我们早就发现了。”
博亚斯基指出，在所有与信号的暗物质解释相一致的模型中，惰性中微子可能是最简单也是最自然的一种。他说，这种粒子仅通过与常规中微子在量子力学上的“搅拌”效应跟常规物质发生作用。
因此，博亚斯基说，它很难“捕捉”。
麻省理工学院（MIT）物理学家保罗·祖肯（Paolo Zuccon）提出了不同看法，认为惰性中微粒子的存在也没被证实。“它的质量、特性、尤其是衰变方式还全是猜测。”祖肯在接受福布斯采访时说道，“总而言之，这一说法有些牵强。”
或者如麦戈高夫所说：“根据这些数据，我不会称已经探测到任何物质。这看起来是对嘈杂的天文数据做出过度解读的一个典型案例。”
不过，祖肯自己一直利用架设在国际空间站（ISS）外部的一个光谱仪，参与搜寻这种隐秘物质。
祖肯及其同事分析了阿尔法磁谱仪（AMS）在两年半里所收集到的数据，这一ISS粒子探测器记录了大量来自星系的宇宙射线。他们发现正电子超标，这些正电子的能量在8G电子伏特左右，研究人员称与一些暗物质模型相吻合。
“但我们还不能将暗物质假说和脉冲星等天体物理源区分开来。”祖肯说道，他参与了利用阿尔法磁谱仪搜寻暗物质的工作。“只有当阿尔法磁谱仪或其他测量仪收集到更多数据时才会得出答案。”
不过，正如本月初《自然》新闻（Nature News）所报道，欧洲太空总署的普朗克望远镜（Planck telescope）没能在宇宙微波背景（Cosmic Microwave Background）下发现类似的正电子过量迹象。如果暗物质粒子在本初宇宙中也以相似的速度碰撞和湮灭的话，理应会被发现。
麦戈高夫称，就MIT探测到的正电子信号来说，可能由暗物质所发出的信号将会对应暗物质粒子实际衰变的能量上限。
▲ 波江星座中MCS J0416.1-2403星系团：长期以来理论上认为，这样的星系团是通过宇宙暗物质聚拢在一起的
“如果他们看到一个这样的（能量）陡沿，对应于貌似存在的暗物质粒子，那会令我很感兴趣，”麦戈高夫说，“到那时，没有什么是天体物理学所不能解释的了。”
长期以来，探寻者提出银河系致密的星系中心就是暗物质的藏匿之处。今年年初，利用美国宇航局（NASA）费米伽马射线太空望远镜所提供的公开数据，研究者发现银河系中心存在过量的高能伽马射线。
对于星系中心地带的研究不断细化，暗物质粒子湮灭释放出伽马射线信号这一说法已经大为巩固。费米实验室（位于伊利诺伊州巴达维亚市）的天体物理学家丹·胡珀（Dan Hooper）说道。
胡珀说，独立验证暗物质信号将需要一系列探测结果，其中包括：来自矮椭球星系的伽马射线；反质子过量；来自暗物质占多数的星系子暗晕（sub-halos）附近的伽马射线；地下实验中的暗物质粒子；或者利用欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机得到暗物质粒子。但他也承认同样的过量问题也可以用脉冲星或宇宙射线爆发的相关现象来加以解释。
“只有在已知的和未预料到的天体物理源均被排除时，所观测到的信号是由暗物质发出这种说法才有最大的可能性。”麦戈高夫说道。
至于博亚斯基和他的同事们呢？
博亚斯基指出，2015年他的团队获得了更多使用XMM望远镜的时间。博亚斯基说，如果这样行不通，很可能到2016年年中，日本计划发射的Astro-H X射线望远镜应该能够让他的团队再次获得观测时间，并确定这些X射线是否真的是由暗物质发出。
暗物质理论一直具有生命力，部分是因为在大尺度宇宙结构中，看不见的暗物质似乎形成了星系团和超星系团的沿宇宙网格分布。因此，在不引入暗物质或其他引力理论的情况下，这样的结构难以被解释。
“关于暗物质的这种乐观态度已经存在了很长一段时间，”麦戈高夫说，“在过去20年中，每隔五年我就会听到自信满满的声明：‘五年内，我们就会知道暗物质是什么了。’显然，这一天从未到来过。”
我们应该停止探测吗？
米尔格若姆说探测绝对应该继续下去；只是为了说明暗物质并不存在。
那个与暗物质理论说再见的临界点何时将会出现？
“对有些人来说，永远不会有那样一个时刻。”米尔格若姆说。几年前当他提出修正牛顿引力理论（MOND）时，就与暗物质理论划清了界限，那是另一种引力理论，无需引入暗物质解释什么。
多年前，弱相互作用大质量粒子（WIMP）曾很有希望被认定为暗物质，米尔格若姆说，但未能在大型强子对撞实验中得到。
暗物质在宇宙中算什么物质?暗物质是如何构成的?
答：暗物质也不是中微子，中微子虽然无法察看，但质量很小。暗物质是一种只要引力作用，而没有电磁作用的物质。也就是它完整不发光，也不反射光。暗物质与我们的常规物质相遇，互不干扰。如今我们经过暗物质的引力效应，可以晓得它的位置散布和质量大小。暗物质散布极广，但密度低。就太阳系来说，我们身边就...
暗物质究竟是什么?科学家尚无法给出确切答案
答：位于南达科他州金矿的大型地下氙暗物质实验(LUX) 也一直在寻找 WIMP 有相互作用的迹象。但到目前为止,该仪器还没有揭示出什么神秘的物质。 IceCube中微子天文台是一个埋在南极冰冻表面下的实验,正在寻找假设的无菌中微子。无菌中微子仅通过重力与常规物质相互作用,使其成为暗物质的有力候选者。 旨在探测难以捉摸的暗...
什么是暗物质
答：现代天文学通过天体的运动、牛顿万有引力的现象、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型（ΛCDM模型）可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量...
宇宙暗物质到底是什么
答：宇宙中所说“暗物质”是什么？有什么作用？▲提到暗物质，就得了解暗物质与暗能量它们两者之间的关系。暗物质和暗能量是组成宇宙物质的基础。众所周知，我们的世界是由物质构成的，在宇宙学中，暗物质是指那些自身不发射电磁辐射，也不与电磁波相互作用的一种物质。人类目前只能通过引力产生的效应得知宇宙...
宇宙中的“暗物质”到底是什么?关于这个物质你了解多少?
答：然而，后来另一位科学家发现，宇宙确实在加速膨胀，爱因斯坦的初始引力方程并没有错。随后的观测资料表明，宇宙物质的密度比爱因斯坦得到的平均密度值小100倍，因此他曾发表了相关的论文，看不见的不发光宇宙的物质。荷兰科学家研究了太阳系的天体，并表示银河系中可能存在大量暗物质。暗物质是目前尚未明确...
科学家常说暗物质,它到底是什么?
答：暗物质具有看不见的特性，我们该如何去观察或研究？其实对于暗物质，既然科学家有证明其存在的能力，那么对于暗物质也有独特的研究方法。在科学家的认知中，暗物质是存在质量的，那么它们也就会与重力有关。电磁力的作用是让物质相互吸引，所以在电磁力的影响下，暗物质同样也会受到电磁力的影响。只要暗...
暗物质到底是什么?又是如何被发现的呢?
答：科学家通过计算发现，如果要让恒星这样高速运动，还需要额外5倍左右的引力。所以，科学家就解释了存在一种东西叫做：暗物质。它参与引力作用，提供了额外的引力。而且暗物质的总量大概是已知物质总量的5倍之多。但是，你可能要说了，感觉就是凭空想象出来的一个东西，它真的存在么？实际上，科学家不仅仅...
宇宙中所说“暗物质”是什么?暗物质的作用是什么?
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暗物质的本质能量是斥力还是引力
答：暗物质的本质能量是引力。物质都是引力效应，这也是暗物质之所以被定义出来的根本原因。暗物质的已知属性 暗物质的存在已经得到了广泛的认同,然而目前对暗物质属性了解很少。目前已知的暗物质属性仅仅包括有限的几个方面：1） 暗物质参与引力相互作用，所以应该是有质量的，但单个暗物质粒子的质量大小还不能...
