国家地理2010十大天体物理学发现(2)

http://www.sina.com.cn  2010年12月09日 09:53  新浪环球地理

　　6.新物质或可解释宇宙存在

新物质或可解释宇宙存在

　　大约在137亿年前，大爆炸产生了大量物质，这些物质最终形成生命、宇宙及万物。科学家在2010年8月表示，他们发现了一种新的物质，或能帮助他们揭开宇宙存在之谜。

    这一新材料的设计初衷旨在用于探测电子的一种新“属性”。电子存在于原子之中，围绕原子核运行。科研人员表示，如果这一“未知属性”被证实，那么将有望帮助科学家们解答物质和反物质“不对称”的谜题。

    现有理论认为，宇宙大爆炸将产生同样数量的物质和反物质，也就是说任何事物都是“对称”的。物质和反物质拥有相反的电性和磁场特性。当两者相遇便会发生“湮灭”，仅剩下“纯粹”的能量。

    假如果真如此，那么宇宙中就不应该存在任何物质。但是物质的存在，甚至我们本身的存在就说明正常物质的行为必定和反物质有些许不同，而并非完全“对称”。

    此次的新理论预言电子存在一种名为“电偶极矩”（electric dipole moment）的属性，这类似于一块侧铁存在南北极一样。电子表现出负电性，说明其电荷的分布不均。偶极矩就是电荷量和正负电荷中心之间的距离的乘积，在这一特定条件下可视为负电荷的空间分布不对称。这种不对称将打破物质和反物质之间的对称性，这种不对称使得物质和反物质粒子同时开始衰变，但是速率不同。从而允许物质的存在。

    为了寻找电子的“电偶极矩”，科学家们制成了一种名为“铕钛酸钡”（europium barium titanate）的新型陶瓷材料。这种材料具备独特的磁场和电场性质，从而帮助科研人员探究这一难题。

 　　7.宇宙弦引发伽马射线爆发

宇宙弦引发伽马射线爆发

　　科学家在2010年8月公布的一项研究中宣称，遥远宇宙中稍纵即逝但强度很大的“火球”可能是由看不见的宇宙弦——时空中的超密度瑕疵——拉拽产生的。

    伽马射线是最高能形式的光线。伽马射线暴则是宇宙中最明亮的事件之一。它大约每天在宇宙的某处发生一次。以便距离极其遥远——有些远达130亿光年，但仍然能被地球附近的观测设备探测到。

    伽马射线暴持续可见的时间从数秒到数分钟不等。科学家们认为这些长时间的射线暴是由大质量恒星核的塌缩并爆发造成的。但另外一些伽马射线暴则持续很短时间，远短于一秒，科学家对此的成因不了解。

    但在2008年和2009年间，美国宇航局的“雨燕”（Swift）伽马射线卫星探测到两次持续很短的伽马射线暴，但引人注意的是其能量相当高，远高于同类。香港大学郑广生教授等人的研究认为这很可能是由超导电性的宇宙弦震动造成的。

　　8.银河系中心发现神秘气泡状结构

银河系中心发现神秘气泡状结构

　　天文学家在2010年11月表示，两个前所未见的释放伽马射线的大气泡状结构正在银河系中心不断膨胀。

    这是两个之前不为人所知的巨大结构，由美国宇航局费米伽马射线探测器发现。这两个气泡结构沿银河系平面上下方向延伸超过25000光年。

    普林斯顿大学物理学家大卫·斯伯格（David Spergel）在一场新闻发布会上说：“我们”一直认为自己对银河系已经非常了解，但是很显然这一发现说明在银河系的中心存在一种巨大的高能事件。

    伽马射线是具有最高能级的光线形式。在宇宙中它们通常源自高能事件或天体，如超新星爆发、黑洞或中子星。目前科学家们对于这一巨大的泡状结构成因和能量来源尚不了解。

　　9.爱因斯坦相对论影响地球生物衰老速度

爱因斯坦相对论影响地球生物衰老速度

　　根据科学家在2010年9月公布的一项研究，我们站在楼梯上时的年衰老速度，要比站在平地上稍快一些。爱因斯坦相对论的玄妙之处就是其对时间的作用，而最新发现与这种作用联系起来，首次向世人展示了相对论如何影响实现世界的距离和时间构架。

    根据爱因斯坦的相对论，时间并非均匀流逝，而是会由于加速度的存在而变化。由于这一机制的作用，对于同一观测者而言，一台高速运动中的钟要比一台静止状态下的钟走得慢。这一原理是著名的“双生子佯谬”的基础。这一佯谬的内容是：如果一堆双胞胎中的一个被送入高速飞行的飞船内，当然返回地面时会发现自己的兄弟比自己老了许多。

    广义相对论同时也指出：重力加速度也会轻微地减慢时间。这就意味着：如果你所在的地方重力更大（更接近地心），你所经历的时间更慢，你的衰老速度变慢了。

　　10.巴克球之谜揭开

巴克球之谜揭开

　　天文学家在2010年7月宣布，他们在一颗死亡恒星的残骸中发现了巴克球(Buckyball)，这是科学家首次在太空中发现这种神秘物质。巴克球是由60个碳原子组成的一种天然分子，形成稳定、空心的球体。

    尽管巴克球的直径还不到一米的数十亿分之一，但这仍然是迄今在太空发现的最大分子。巴克球是富勒烯的一种，最早在1970年，人们首次预言它的存在。1985年，科学家在实验室中模拟富碳的老年恒星环境时首次意外证实它的存在。这一球体分子之所以被称为“巴克球”是为了纪念建筑师巴克明斯特·富勒（Buckminster Fuller），他设计的测地线拱顶和这个分子的样子看上去很像。发现巴克球的化学家还因此获得了诺贝尔奖。

    之后，人们在陨星、地球岩石，以及蜡烛煤灰中都检测出了巴克球。而纳米技术的发展已经使得科学家有能力将这些巴克球制成高强度的碳纳米管材料，用以制造自行车架以及网球球拍。现在它又开始应用于超导技术领域。

    但多年来天文学家在宇宙空间寻找巴克球的努力一直没有结果。这项发现的第一作者，加拿大西安大略大学的简·卡米（Jan Cami）说：“我们坚信巴克球存在于宇宙之中，因为它是我们在地球上发现的最稳定物质之一。但直到现在我们才第一次真正找到它。”(孝文 晨风)

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