每秒有多少暗物质通过您的身体


大大小小的宇宙结构的形成高度依赖于暗物质与正常物质的相互作用。 尽管存在暗物质存在的间接证据,我们还是非常希望直接检测到它-仅当正常物质和暗物质之间的相交点不为零时,才会发生这种情况。

尽管宇宙中的所有行星,恒星,气体,尘埃,星系以及我们在其中发现的所有事物,但它们之间的物质平衡仍未收敛。 在最大的宇宙尺度上,我们看到的是同一件事:对于我们观察到的引力效应,没有足够的物质。 物质积累,形成宇宙网; 星系团增长到巨大的规模,并且其中的星系以高速运动。 单个星系高速旋转,并保持很大的边缘。

但是,如果没有比仅质子,中子和电子能回答的所有事物多五倍的事物,那么所有这一切都不可能发生。 我们对宇宙的了解需要暗物质(TM)来保持内部一致性。 如果它是真实的,那么我们的银河系也有其自身的TM光晕,并且该TM的一部分穿过太阳系,地球甚至您的身体。 这是找出当前您体内有多少TM的方法。


为了最大程度地解释在宇宙中观察到的现象,从遗留辐射到宇宙网,星系团和单个星系,都需要暗物质

在年轻的宇宙中,一切都比今天更热,更密集,更统一。 在早期,密度稍高的区域所含物质略多于平均水平。 重力将更多的物质吸引到这些区域,而辐射则将其推出。

如果我们只有正常物质及其组成粒子与这种辐射耦合,那么今天的星系和银河星团将与我们所看到的完全不同。 但是,如果TM与通常的比例为5:1,则理论上我们可以复制与我们的观测和测量相对应的宇宙网。


在最大尺度上,除非其中包括暗物质,否则模拟(红色)与银河系的实际积累(蓝色和紫色)​​并不对应。

HM存在的后果之一是,在宇宙中形成的任何大型结构(例如星系)都将被HM稀疏的大光环围绕。 正常(基于原子的)物质靠近银河系中心,因为它能够与自身碰撞并与辐射发生碰撞并相互作用。 但是TM只是通过其他所有东西:自身,正常物质,光子等。

仅通过重力相互作用的TM粒子不会失去很大的初始动量。 在整个宇宙的历史中,TM的每个粒子只能通过银河系中心不超过12次。


根据模型和模拟,所有星系都应被遮盖在TM晕中,TM晕的中心密度最大。 即使以数十亿年的足够长的时间间隔,位于光晕边缘的每个TM粒子也几乎不能完成一圈。

在宇宙最大的范围内,暗物质占主导地位。 但是,在我们所处的位置,距离银河系中心25,000光年的地方,当地普遍存在着普通物质。 在地球上,在太阳系中,情况与在星际空间中统治的情况更加不同。 人体的密度相当于水-1000 kg / m 3

即使在最现实的模拟中,我们所居住的暗物质的密度也要低很多倍:10 -12 kg / m 3 。 如果您在某个特定时间点收集了地球所有人内部的所有TM,则不会将其键入毫微克。


地震不仅因地球上的裂缝而闻名,而且因地球自转的变化而闻名,而且,自转完成后,直径的变化会略有减小。 所有这一切都不会影响TM,就像地球上没有发生任何其他事情一样,包括人的存在或不存在。

如果从整个太阳系到海王星的轨道收集所有的HM,您得到的重量将不超过10 17千克:一个小行星的质量。 此外,由于它不会与正常物质发生碰撞,因此不会随太阳系移动。 她:
  • 不围绕太阳旋转,
  • 不会随着银河系中心周围的太阳和其他恒星移动,
  • 不留在一架飞机上
  • 不要旋转银河盘。

换句话说,相对于地球,它在重力的影响下以相当高的速度运动!


当地球绕太阳旋转时,TM在我们银河周围的光环应该表现出稍有不同的相互作用特性,从而改变我们在银河中通过TM的运动。

如果您想知道某个时间段内有多少TM通过您的身体,则只需将四个值相乘即可。 这是:
  • 暗物质密度
  • TM穿过的人的表面积,
  • TM速度
  • 时间长短。

估算出TM的密度-我们已经知道了,密度为10 -21 kg / m 3-我们可以立即得到答案。


我们的银河系周围环绕着巨大的TM光晕,因此它的流必须穿过我们的太阳系。 但是它的密度很小,因此很难检测。

一个人的表面积是1.7 m 2 。 由于TM可以来自任意角度,因此我们可以估计TM所相交的面积约为0.6 m 2

我们的太阳系绕银河系中心以大约200 km / s的速度在轨道中运动,但是相对于TM,该运动应该更快-接近350 km / s。 这意味着TM相对于地球的移动速度约为400 km / s。

而且,我们可以在任何时间段(一秒钟,一年,一个人的生命(大约80年))进行计算。


TM的每个粒子以大约400 km / s的速度在人体中移动,在大约十亿年的时间内,它非常缓慢地围绕着银河系进行了公转。 如果TM与正常物质之间存在任何相互作用,我们将有机会对其进行检测。

并且,如果您体内随时有10 -22千克TM,那么大量的TM会不断地通过您。
  • 每秒钟,大约2.5×10 -16千克的暗物质会通过您的身体。
  • 每年-大约10 -8公斤。
  • 在生命中,大约1毫克的TM将通过一个人。

在很长一段时间内看似很少的数量被收集在有形的东西中。


LNGS的B厅,带有XENON装置,探测器位于大型水罩内。 如果TM与正常物质相交,则实验将有机会直接检测TM,您的身体将有机会对其进行反应。

所获得的值不是很大,这一事实不仅说明我们身体的内容,还说明我们是否可以梦想找到TM。 无论它是由非常小还是非常大的粒子组成,至少我们都知道TM的质量不仅可以通过人,而且可以通过给定体积的任何检测器。 如果假设我们知道HM的质量,则可以计算出穿过任何物体的粒子数量。

几十年来,我们一直在构建更大,更灵敏的检测器,试图探究HM与普通物质之间可能难以捉摸的相互作用。 当今最先进的探测器使用具有大原子核和大质量的原子,并寻找反弹或其他相互作用的迹象。 到目前为止,所有针对TM的直接检测方案均未产生任何效果。


暗物质的特性与岩心回弹的交点受到限制,包括XENON1T项目的预测精度。 我们所有寻找TM的尝试都依赖于关于TM性质的一组假设,但是这种相互交叉的维度非常有限。

根据我们的最佳假设,TM无处不在。 它可能是眼睛看不见的,但我们可以感受到它的引力吸引。 它遍历了整个宇宙,包括人类,仿佛那里什么也没有。 据我们所知,除了在其影响下的时空弯曲之外,没有其他碰撞或相互作用。 它不会崩溃,不会聚集,不会形成诸如暗原子或分子之类的结构。

但是,如果丝毫没有暗示TM与正常物质或辐射发生碰撞的可能性,我们可以检测到它。 如果您体内的哪怕一个TM粒子与一个质子或电子发生碰撞,我们都有机会。 当涉及到宇宙最深奥秘之一时,很难要求更多。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN416467/


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