直到现在 一半的宇宙对于我们来说仍是消失的
目前,我们人类所能观测到的宇宙只是宇宙的冰山一角。据科学家估算,目前已知的宇宙仅占宇宙总体积的5%,而我们所知道的“普通物质”只占宇宙中物质总量的一小部分。
在今天的宇宙中,我们所能观测到的大部分物质由质子和中子构成。而这些质子和中子构成的物质,被称为重子。据科学家测算,宇宙中实际存在的“普通重子物质”只占到宇宙物质总量的5%,而我们将会去寻找这失踪的重子。

科学家一共对所有宇宙中的物质进行了普查——行星、恒星、黑洞、星系、尘埃云、气体,基本上能看到的一切都被加进去。但结果让人失望,发现的物质只占普通重子物质总量的20%左右。
其他的80%的重子物质都去了哪里呢?它们不是暗物质,只是在黑暗中。这使得寻找它们变得异常困难。然而,科学家还是通过一些方法进行了相关研究。一种方法是使用背光——一个非常遥远的明亮光源,这也意味着它在非常早期的宇宙中。

在20世纪90年代末,科学家通过计算氘和氦元素的丰度,计算出宇宙中应该有大约5%的重子物质。而氘元素的形成是在宇宙大爆炸后的头20分钟内形成,因此这些元素能够为寻找宇宙丰度提供一些基础数值。
虽然目前还没有找到所有失踪的重子物质,但科学家们仍在通过各种方法不断寻找它们的下落之路,甚至开展超级望远镜的研究,希望能够找到更多有关普通重子物质的线索。
本文将介绍一项伟大的天文学发现,即找到了宇宙中失踪的重子。关于重子是什么,它们又在宇宙中扮演着什么样的角色,首先我们介绍一下。重子包括原子核和电子,它们是宇宙中唯一被引力束缚在一起的物质,是构成我们身体性质的基本构成单元。从物理学的角度看,重子是宇宙的基本积木。

现在,让我们谈谈在宇宙中失踪的重子。我们知道,在宇宙大爆炸之后,氢气和氦气首先形成了,这些气体冷却并凝结成星系的原始结构,最后形成恒星和行星。但是,当我们在星系和宇宙中仔细计算这些气体总质量时,会发现其中仅仅有一个四分之一是可以解释的氢和氦。所以,其他的三分之一或半分之一的重子都去哪儿了呢?
经过多年的研究,我们现在知道了其中一些。比如中性氢气体云,它们是由未经电离的氢原子组成的巨大气体云,有时我们可以从它们发射出来的光线来探测它们。但是,当它们在视线中穿过一颗发光的星系时,发生了什么呢?由于中性氢气体吸收光线,让其缺失,形成了一些暗线。这些暗线就像指纹一样,记录了中性氢存在的事实。测量这些暗线的数量可以告诉我们这些气体云的存在和它们的密度。

此外,还有一种称为类星体的天体。类星体是宇宙中亮度最大的物体之一,其亮度可以是整个星系几千倍。它们的来源是早期星系中心的超大质量黑洞的吸积盘,因为它吞噬了所有这些物质。由于它是如此遥远,我们从类星体收到的光是严重红移的。通过研究类星体的光谱,我们可以得出重要的信息。
科学家通过观察快速射电暴,发现了宇宙中的失踪重子物质。这些快速射电暴的来源仍然不为人所知,但通过测量它们的色散测量值,科学家可以计算出它们发出信号时到达地球时受到的散射程度,并估计出与之相连的电离粒子总量,发现其中有百分之五的重子物质。
这意味着大约有50%的重子物质在恒星和星系等事物之外,分布在星系间介质中,这次观察结果验证了科学家早期的预期,打破了我们对宇宙组成的传统认知,让人们认识到宇宙其实更加神秘和复杂。
这项研究对科学家来说是一次胜利,为我们探索还有哪些新的物理学知识有待发现提供了线索。但对于非科学家,这则新闻可能不会引起太多共鸣,因为他们大多数人只关注科学的结果是否与自己预期一致,而不是科学家关注的那种结果是否能够打破既有认知,为人类研究宇宙提供更多尚未探明的奥秘。
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