每秒有多少暗物質穿過人的身體？

宇宙中盡管稀有不清的行星、恒星、氣體、塵埃、星系，以及我們在此中發現的更多物質，但宇宙的組成超乎我們的想象。在最年夜的宇宙標準上，我們在所有處所都同樣發現：沒有足夠的物質來詮釋我們不雅察到的引力效應。物質堆積當作一個宇宙網，星系群陪伴著內部快速移動的星系而變得龐大，單個星系以龐大的速度扭轉，一向到它們的邊緣都連結很年夜。

若是沒有五倍于重子物質（由質子、中子和電子組成）的其他物質存在，這一切都是不成能的，這種神秘的物質被稱為暗物質。然而，若是暗物質是真實的，那就意味著我們的銀河系也有暗物質暈，此中一些暗物質顛末了太陽系、地球甚至是地球上的每小我。

宇宙年青時，一切都比此刻更熱、更密集、更平均。在早期，有一些稍微異常密度的地域，那邊的物質含量比平均程度要高。引力優先吸引更多的物質到像如許的區域，可是輻射會把物質推歸去。

若是我們所擁有的只是正常物質和它的構成粒子來陪伴這種輻射，那么今天存在的星系和星系團將會與我們所不雅察到的完全分歧。可是若是暗物質與正常物質的比例是5:1，那么理論上，我們可以復制宇宙布局網來匹配我們的不雅測成果。

暗物質存在的一個后果是，它暗示了宇宙中形當作的每一個年夜型布局，好比一個星系，城市有一個龐大的、彌散的暗物質暈環繞著它。在每個星系的內層，正常（基于原子）物質會堆積在那邊，因為正常物質會與自身和輻射碰撞及彼此感化。可是暗物質僅僅只是穿過了一切：它自己、通俗物質、光子等等。

只有在引力彼此感化下，暗物質粒子才沒有法子掉去它們起頭時的龐大動量。在宇宙的130多億年的汗青中，每一個暗物質粒子到此刻為止可能只穿過銀河系中間十幾回。

在最年夜標準上，暗物質本家兒宰著宇宙。可是我們此刻離銀河系中間只有2.6萬光年，正常物質局部比暗物質更豐碩。人類的密度與水的密度半斤八兩：每立方米1000千克（kg/m^3）。那暗物質的密度呢？

即使是基于我們能編造的最真實的模擬，我們所處地域的暗物質的局部密度要小良多倍：年夜約10^-21 kg/m^3。若是把地球上所有人類體內的暗物質都加起來，它也不會跨越一納克（10億分之一克）。

若是把從太陽到海王星軌道中的所有太陽系暗物質加起來，總計只有年夜約10^17 kg，是一個略年夜的小行星的質量。然而，因為它沒有正常物質所進行的碰撞彼此感化，它不會隨太陽系移動。它不會繞太陽轉；不會在銀河系中間隨太陽或其他恒星移動；不會待在一個平面；不會繞銀河系的圓回旋轉。換句話說，這種物質在引力的影響下，以相對地球很是快的速度移動。

若是想知道在給心猿意馬的時候內，有幾多暗物質穿過人體，只要把四個數字相乘即可，別離是暗物質的密度，暗物質可以擊中的一小我的概況積，暗物質的速度，要領會的時候段。

凡是一小我的概況積是1.7平方米。因為暗物質以隨機的角度呈現，顛末計較估量，暗物質接觸到的年夜約是0.6平方米。

我們的太陽系以200 km/s的速度環繞著銀河系中間運行，可是插手暗物質后活動速度應該相對較快：接近350 km/s。總之，這意味著暗物質相對于地球上的人類來說，移動速度年夜約是400 km/s。并且我們可以計較任何想領會的時候段，每一秒，一年，或通俗人的平生（100年）。

固然在任何時刻，人體內只有10^-22kg的暗物質，但更年夜的數目持續不竭地顛末人體。每秒，每小我會履歷2.5 ×10^-16kg的暗物質穿過身體；每年，年夜約10^-8kg的暗物質穿過人體；在人的平生中，總共有年夜約1毫克的暗物質穿過身體。

事實上，這些數字不僅讓我們領會到一些關于我們身體和身體內的工具，還教會我們若何胡想著尋找暗物質。無論暗物質是由極低質量仍是極高質量的粒子構成的，我們都知道暗物質穿過一小我和任何一個給心猿意馬體積的探測器的質量。若是我們假心猿意馬知道暗物質的質量，那我們可以計較出穿過任何物體的暗物質粒子數。

幾十年來，物理學家一向在建造更年夜、更活絡的暗物質探測器，試圖探測暗物質和正常物質之間可能存在的細小的彼此感化。當今最進步前輩的探測器利用的是具有極年夜質量核子的原子，來尋找反沖或其他彼此感化的跡象。到今朝為止，所有的直接檢測手藝都毫無當作果。

據我們所知，暗物質存在于各個偏向上。它可能是我們肉眼看不見的，但我們能感觸感染到它的引力。它穿過了宇宙中所有的物質，包羅人類，就像它底子就不存在一樣。它除了影響彎曲時空外，不會發生任何碰撞或彼此感化，它不會當作堆、堆積或形當作像暗原子、暗分子如許的布局。

然而，若是暗物質哪怕有與正常物質或輻射發生碰撞的最細小跡象，我們就能探測到它。在人的平生中，年夜約一毫克的暗物質會穿過身體。若是有一個暗物質粒子與人體內一個質子或電子彼此感化，我們就有機遇探測到它。

發表于 2018-07-04 00:00
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