暗物质的研究
摘要：暗物质的研究是当今天文学和粒子物理学中非常有意义的重大前沿课题之一。本文首先介绍了暗物质的概念，暗物质的发展史以及证明暗物质存在的证据。然后将介绍暗物质的粒子和暗物质模型。我们还将介绍了当今的三种关于探测暗物质粒子的实验方法。在文章的最后，将介绍目前关于暗物质的最新进展。
关键词：暗物质；粒子；模型；探测
- 文献综述
1.1 暗物质的基本内容
科学家研究和观测宇宙时，发现宇宙并不像我们人类用肉眼所看到的那样。可见星体的质量在宇宙的总质量中所占不到1%；所有由普通物质组成的松散气体和其他形态的物质所占的比例不到5%，大部分为我们所看不到的物质。因此，科学家用两个专业名词来描述这些看不到的物质——“暗物质”和“暗能量”。本篇论文将着重描述关于暗物质的研究。
进入21世纪，美国国家科学技术委员会（NSTC）“宇宙物理学”的跨部委工作小组，2004年5月初发表了“宇宙物理学”报告。该报告是对美国“国家研究理事会”2002年的报告——“建立夸克同宇宙的联系：新世纪的11个科学问题”做出的响应。在此报告中，第一个问题就是“什么是暗物质”，由此可以看出暗物质的研究和观测是具有十分重大的科学意义的。
那“暗物质”到底是什么哪？通过科学家对暗物质长期的研究，我们了解到暗物质是一种比光子和电子还要小，不带任何电荷的物质。暗物质不会与电子发生干扰，也不会与电磁波发生相互作用，同时它也不会发射任何波段的电磁波，能够穿透电磁场，因此暗物质才能在任何波段的电磁波中都可以不被“看”到。上述的解释让人匪夷所思：既然暗物质没有被“看”到，那科学家们是怎么知道宇宙中存在着暗物质。换句话说，也就是我们能持有什么证据来证明宇宙中时存在暗物质的。
首先来介绍一下暗物质的发展史。20世纪30年代初，美国加州工学院的瑞士天文学家F .Zwicky（费里兹.扎维基）在观测和研究螺旋星系旋转的速度时，他发现星系的外侧的旋转速度要比预期来得快。根据这一现象，F .Zwicky 猜测，必定有大量的质能拉住星系外侧，这样才能使星系不致于有过大的离心力而脱离星系。同时，F .Zwicky也惊奇地发现，在大型地星系团中，星系具有极高但又让人难以理解的运动速度，除非星系团中含有“看不见”的暗物质，否则这些星系团是根本没有办法来束缚住这些星系的。直到20世纪70年代，天文学家对旋涡星云进行了非常仔细地观测，这才使“暗物质”这一概念最终得到了广大科学家们的普遍认可。
