穿過人體暗物質每秒知多少?

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【大紀元2018年07月16日訊】(大紀元記者張妮編譯報導)美國天文物理學家西格爾(Ethan Siegel)月初在《福布斯》雜誌上發表的一篇文章說,由於暗物質在宇宙中幾乎「巋然不動」,因此它們相對於都在不斷運動中的地球、人體就會以很快的速度移動。天文學家們還拿出了公式能夠計算每秒鐘有多少暗物質穿過人體。

西格爾是暗物質論的支持者之一,認為把我們所知的物質全都加起來,都無法解釋宇宙中的引力效應,因此必然存在一種不和普通物質相互作用的神祕物質。天文學家們把這種物質稱為暗物質,認為它的總量是普通物質的五倍之多。

西格爾說,如果暗物質是真實的,那意味著我們銀河系周圍會環繞著「暗物質暈」,其中一些暗物質會經過太陽系、地球,也會穿過人體。

他認為雖然暗物質主掌著宇宙,但是到了離銀河系中心2.5萬光年的人類這裡,普通物質的含量卻超過了暗物質。

人體密度和水差不多,每立方米1000千克。而暗物質呢?西格爾說按照目前天文學家的模擬來估計,大約是每平方米只有10-21千克。

這一理論認為,如果把地球上所有人體內的暗物質加起來,也不會超過1納克(10-9)。如果把全太陽系(算到海王星軌道)的暗物質加起來,約有1017千克——相當於一個中等偏大一點的小行星質量。

天文學家們認為,暗物質不和普通物質相互作用,因此太陽系內的暗物質不會隨著太陽系移動,也不會圍繞太陽轉;不會在銀河系中心繞其它恆星轉;不會待在一個平面上;也不會隨著銀河系轉動。

如果是這樣,那麼暗物質就會相對地球以很快的速度移動!

如果想要知道每秒鐘有多少暗物質穿過人體,天文學家給出了計算公式,把暗物質密度、暗物質穿過的人體橫截面積、暗物質速度,以及要計算的時間段這四個因素乘起來得到結果。

一般人體表面的總面積是1.7平方米,假設暗物質是以隨機的角度穿過人體,可以估計其穿過人體的橫截面積約為0.6平方米。

太陽系繞銀河系中心的轉速約為每秒200公里,暗物質垂直落入速度約每秒350公里,算出暗物質相對人體的速度約為每秒400公里。最後一個時間單位我們可以用秒、年,甚至普通人一生,算80年的時間代入計算。

雖然在任何一個時間點,人體內大約只有10-22千克暗物質,但算下來有比這多得多的暗物質不斷在穿過人體。

● 每秒,有2.5 x10-16千克暗物質穿過人體;

● 每年,約10-8千克暗物質穿過人體;

● 人的一生,共有接近1毫克的暗物質穿過人體。

計算這些有什麼意義呢?天文學家們為了最終能夠用儀器捕獲到暗物質。

在過去數十年裡,科學家們造了更大、敏感度更高的探測器,想探測暗物質與普通物質間存在的哪怕微小的相互作用。但至今為止,任何探測器都一無所獲。

西格爾是知名天文物理學家,也是《福布斯》雜誌Starts With A Bang專欄的創立者和主要作者。◇

責任編輯:朱涵儒

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