【宇宙的手性 3.】

（3. 宇宙中的手性热暗物质）

  在宇宙探索中，人们质疑可能有看不见的物质而具有质量和引力的物质在发生作用，科学家们把它称作暗物质。

  暗物质的推断：前已述及，星系转动有三种形式。一是类似地球自转的刚体转动，即转动球体的每一点的转动周期和速度都一样；二是类似行星公转的开普勒转动，行星离太阳越远，转速越慢，周期越长；三是较差转动，如太阳的自转，即转动球体上的不同点，其速度和周期都有纬度差异和径向差异。可以证明银河系的自转也是较差转动。

  理论上可以推测，星系自转的规律曲线是先上升后下降的光滑曲线；这是因为星系的转动在核心区内（3000光年≤）属于刚体转动，即距离增加星系转动速度增加；在核心区以外属于开普勒转动，即距离增加星系转动速度减小。但实际测量不是那样的，在核心区内属刚体转动，速度增加；在核心区外不远的范围内，属于开普勒转动，即速度减小；但在远离核心区外的范围内，速度却不减反增。根据牛顿定律，圆周运动的物体的离心力等于轨道上所有物体质量的引力之和。显然这种情况下存在新引力源，这种新引力源意味着有我们尚未可知也不能看见的暗物质。

 另外有二种计量方式计算星系的引力质量：一是动力学质量：即根据牛顿定律通过远离星系中心的恒星的转动速度和它与星系中心的距离，可以算出的星系总质量；二是根据星系系的明亮度与质量的关系，即通过测量推算光质比而得到星系的测量质量。研究表明，星系的动力学质量远大于星系的测量质量，这多出来的质量就是暗物质的质量。比如，银河系的动力学质量大约是测量质量的10倍，可见暗物质的数量相当可观。

 宇宙中的各个星系并不是自由存在、无拘无束的杂乱聚集，星系内有星系群、外有星系团、超星系团，他们的在高速转动着，同时在星云中又有着相对固定的位置，这当中需要有相当大的引力来作为束缚力，但星云中星系的总质量远不能提供这样强大的引力，而且其动力学质量要比测量质量大得多，这其中的超倍数、超十倍和超百倍的亏空来自于暗物质。

  暗物质的作用：针对可见可发光的普通物质而言，暗物质不参与电磁相互作用和强力作用，它只参与引力和弱力作用。所以暗物质不会发光，也不会反射、折射或散射光，所以用肉眼和各种光电设备无法观测到暗物质。而暗物质在宇宙中确系存在，不然这些星系、星云何以团聚？现代宇宙学预言，神秘的暗物质又分为热暗物质（30%）和冷暗物质（70%）。前者粒子质量小（比光子小），运动速度大（接近光速）。故热运动速度高，温度自然就高，所以叫作热暗物质。后者的粒子质量大，运动速度小于光速。冷暗物质在自身引力作用下一般成团存在，它产生的引力将恒星束缚在星系里，或针星系束缚在星系团里，由它决定星系或星系团的大小和结构。而热暗物质不是成团存在的，它弥漫在星系团之间，其引力会把星系团拉在一起，形成超星系团，所以它决定了大尺度的超 星系团的结构。

  暗物质是什么：探索暗物质是当今宇宙学和天体物理学、粒子物理学的热点。虽然人类还没有彻底搞清楚暗物质的真面目，但已有假定的主角。前面述及的中微子符合这样一些特征。首先，中微子振荡实验已经证明其是有质量的，且中微子只参与弱相互作用和引力相互作用，不参与电磁相互作用和强相互作用，所以它符合作暗物质。中微子有很小的质量，其运动速度接近光速所以它应该是热暗物质。宇宙大爆炸的瞬间产生了大量的中微子，其数量是宇宙普通物质中最的质子数量的几十亿倍，所以尽管它的质量微小，但其总质量要比质子的总质量大几十倍之多，导致热暗物质的总质量显著超越总能物质的总质量。其次实验观测表明中微子是手性的，因为它的自旋为1/2，至今还未发现有自旋为-1/2的相对映的中微子。也就是说它只存在左旋的，没有右旋的，所以它具有明显的手性不对称，即为手性粒子。所以由中微子组成的热暗物质是一种手性暗物质。由于热暗物质对超星系团这类大尺度结构的早期形成有明显影响，手性暗物质的固有角动量，哪怕是很小的角动量，会不会对超星系团的形成和演化，特别是对它们转动运动的同向性产生影响，会不会对整个宇宙的手性产生影响，都有待于进一步的探索研究。

                                             丰都智愚河畔环境技术工作室