为什么认为存在暗物质？

直到20世纪30年才有第一个线索表明，宇宙中的一切并非都能被看见。瑞士裔美国天文学家弗里茨·兹威基当时对一个星系团进行了观测，测量了其中每个星系的运动速度。令他惊讶的是，他发现这些星系的运动速度远远超出了预期。事实上，以它们的运动速度之高，这个星系团会很快瓦解，但现实并非如此。于是，兹威基推测，在这个星系团中必定还存在更多的物质，所有物质的引力维系住了这些星系。他估计，这些额外物质的质量是可见物质的400倍以上。在尚不清楚这些神秘物质到底是什么的时候，他直接把它们称为“dunklematerie”（德语，意为暗物质）。

大约在同一时间，荷兰天文学家扬·奥尔特也发现了类似的东西。他所观测的，是在银河系边缘附近运动的恒星。他以为会看到距离银河系中心越远，恒星绕转的速度越慢的情形。这种想法和太阳系的情况无异：距离太阳越远，行星的轨道周期就越长。但奥尔特看到的并非如此，外围恒星的运动速度超出了预期。为了解释这个奇怪的情形，奥尔特提出了银河系内存在不可见的物质，它们的引力维系住了这些恒星的观点。1980年，美国天文学家维拉·鲁宾在百余个其他星系中也观测到了相同的现象。无论这些不可见的物质是什么，它们一定非常普遍。

 

 

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如今，被称为引力透镜的效应为暗物质提供了更多的证据。如果有一大团物质，例如星系团，恰好位于一个遥远光源的前方，那么前景天体就能弯曲从其附近经过的背景光，由此产生一系列光弧，把这些弧线连接起来就会形成一个爱因斯坦环。质量越大，它对光线的弯曲越大。然而，在星系团中没有足够的可见物质能产生我们观测到的弯曲，那里必定隐藏着不可见的额外质量。

 

 

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暗物质是什么？

物理学家用粒子物理学的标准模型来描述宇宙。通过这一模型，可以解释力的作用以及粒子间的相互作用。包括欧洲核子研究中心的大型强子对撞机在内，标准模型已经多次被实验证实。最近发现的希格斯玻色子更是充分地证明了这一点。