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科学家证暗物质粒子"袭击"人体 或将致基因突变

http://www.kexue.com 2012-04-26 10:59:13 腾讯科学  发表评论


宇宙中存大量暗物质

  据国外媒体报道,科学家通过最新的计算发现每一分钟都有暗物质粒子击中人体,如果两个粒子在人体内发生湮灭,那么就有可能导致不利的基因突变发生。暗物质作为宇宙中最为神秘的领域之一一直是宇宙学家关注的重点,其最大的特点是无法被直接观测到,但科学家们发现它们的存在是其产生了明显的引力效应,并体现在星系与星系团之间。科学家们估计宇宙中有80%的物质与暗物质有关。

  到目前为止,还没有科学家发现何种粒子构成了暗物质。但有一种被称为大质量弱相互作用粒子(WIMPs)被认为是暗物质最有可能的候选者。从命名上可以看出,这些假设存在的粒子对宇宙中常规物质仅产生微弱的影响,常规物质如中子、电子还有质子等,也可以被称为重子物质,但是科学家认为暗物质应该是截然不同的物质,它们在宇宙中数量庞大,并无时无刻地穿过宇宙空间,自然也包括人体。

  根据位于密歇根大学的理论物理学研究中心教授凯瑟琳·弗里兹(Katherine Freese)介绍:大质量弱相互作用粒子之前被认为在偶然的机会下会与原子核发生碰撞,但现在看来这种碰撞应该更加经常发生。比如,传统理论上认为人体细胞中的一个原子核与假设中的暗物质粒子发生碰撞的几率大约是一生一次,可以说相当这个现象是较为罕见的,但最新的理论却将这个几率提升至一分钟一次。

  根据宇宙学理论,大质量弱相互作用粒子在宇宙刚诞生的黎明时期就被产生出来,这与其他粒子形成过程类似。虽然大质量弱相互作用粒子不属于宇宙中常规物质,并且它们很少与常规物质发生相互影响,但是两个这样的粒子相遇碰撞是会发生湮灭,将质量转变为能量。位于瑞典斯德哥尔摩大学奥斯卡·克莱因中心的博士后研究人员克里斯托弗·萨维奇(Christopher Savage)介绍:随着宇宙不断地膨胀,整个空间温度不断下降,大质量弱相互作用粒子之间间隔距离逐渐被拉大,最后不再发生湮灭现象,仅仅是相互徘回运动。

  最新的模型表明每秒钟有数十亿数量级的大质量弱相互作用粒子穿过地球,这也意味着每秒钟都有假设中的暗物质粒子穿过你的身体。对此,科学家们设计了一些周密的实验方案来探测暗物质粒子的存在,比如将锗晶体作为实验材料,探索暗物质粒子击中它们的概率以及这类碰撞所产生的能量等。研究人员萨维奇与弗里兹都使用了相同的计算方法以探寻大质量弱相互作用粒子的质量以及丰度,并评估暗物质粒子与人体原子核发生相互作用的几率。

  萨维奇认为计算的方向较为明确,我们已经知道该如何去计算它们,但实际上暗物质粒子对常规物质(如人体)产生的影响几乎不存在,但氧原子和氢原子更有可能与暗物质粒子发生相互作用。由于人体中含有大量的水,从这个角度上看,暗物质粒子与人体发生作用还是有较大潜伏性。最新的计算表明。大质量弱相互作用粒子为60千兆电子伏特,一个体重为70千克的正常人,身体内的原子核每年将面对10个大质量弱相互作用粒子。如果是10到20千兆电子伏特的大质量弱相互作用粒子而言,平均每个人将一年中将面对多达数十万的粒子撞击。

  在对面如此大量假设性的暗物质粒子撞击,那么暗物质粒子会对人体产生何种影响?研究人员认为该级别的相互影响微弱,大质量弱相互作用粒子不会对人类构成太大的威胁,但是这些粒子之间发生碰撞时,它们就是发生湮灭而释放出更多的能量。弗里兹认为这些粒子的质量是质子质量的一百倍,当它们发生碰撞时就是得到一个质子产生能量的200倍,这个情况明显是充满了活力。而如果大质量弱相互作用粒子湮灭发生在身体中,那么可能导致不利的基因突变,只不过这一切发生的几率非常低。(Everett/编译)

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