目前，我們?nèi)祟愃苡^測到的宇宙只是宇宙的冰山一角。據(jù)科學(xué)家估算，目前已知的宇宙僅占宇宙總體積的5%，而我們所知道的“普通物質(zhì)”只占宇宙中物質(zhì)總量的一小部分。
在今天的宇宙中，我們所能觀測到的大部分物質(zhì)由質(zhì)子和中子構(gòu)成。而這些質(zhì)子和中子構(gòu)成的物質(zhì)，被稱為重子。據(jù)科學(xué)家測算，宇宙中實際存在的“普通重子物質(zhì)”只占到宇宙物質(zhì)總量的5%，而我們將會去尋找這失蹤的重子。
科學(xué)家一共對所有宇宙中的物質(zhì)進行了普查——行星、恒星、黑洞、星系、塵埃云、氣體，基本上能看到的一切都被加進去。但結(jié)果讓人失望，發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)只占普通重子物質(zhì)總量的20%左右。
其他的80%的重子物質(zhì)都去了哪里呢？它們不是暗物質(zhì)，只是在黑暗中。這使得尋找它們變得異常困難。然而，科學(xué)家還是通過一些方法進行了相關(guān)研究。一種方法是使用背光——一個非常遙遠(yuǎn)的明亮光源，這也意味著它在非常早期的宇宙中。
在20世紀(jì)90年代末，科學(xué)家通過計算氘和氦元素的豐度，計算出宇宙中應(yīng)該有大約5%的重子物質(zhì)。而氘元素的形成是在宇宙大爆炸后的頭20分鐘內(nèi)形成，因此這些元素能夠為尋找宇宙豐度提供一些基礎(chǔ)數(shù)值。
雖然目前還沒有找到所有失蹤的重子物質(zhì)，但科學(xué)家們?nèi)栽谕ㄟ^各種方法不斷尋找它們的下落之路，甚至開展超級望遠(yuǎn)鏡的研究，希望能夠找到更多有關(guān)普通重子物質(zhì)的線索。
本文將介紹一項偉大的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)，即找到了宇宙中失蹤的重子。關(guān)于重子是什么，它們又在宇宙中扮演著什么樣的角色，首先我們介紹一下。重子包括原子核和電子，它們是宇宙中唯一被引力束縛在一起的物質(zhì)，是構(gòu)成我們身體性質(zhì)的基本構(gòu)成單元。從物理學(xué)的角度看，重子是宇宙的基本積木。
現(xiàn)在，讓我們談?wù)勗谟钪嬷惺й櫟闹刈�。我們知道，在宇宙大爆炸之后，氫氣和氦氣首先形成了，這些氣體冷卻并凝結(jié)成星系的原始結(jié)構(gòu)，最后形成恒星和行星。但是，當(dāng)我們在星系和宇宙中仔細(xì)計算這些氣體總質(zhì)量時，會發(fā)現(xiàn)其中僅僅有一個四分之一是可以解釋的氫和氦。所以，其他的三分之一或半分之一的重子都去哪兒了呢？
經(jīng)過多年的研究，我們現(xiàn)在知道了其中一些。比如中性氫氣體云，它們是由未經(jīng)電離的氫原子組成的巨大氣體云，有時我們可以從它們發(fā)射出來的光線來探測它們。但是，當(dāng)它們在視線中穿過一顆發(fā)光的星系時，發(fā)生了什么呢？由于中性氫氣體吸收光線，讓其缺失，形成了一些暗線。這些暗線就像指紋一樣，記錄了中性氫存在的事實。測量這些暗線的數(shù)量可以告訴我們這些氣體云的存在和它們的密度。
此外，還有一種稱為類星體的天體。類星體是宇宙中亮度最大的物體之一，其亮度可以是整個星系幾千倍。它們的來源是早期星系中心的超大質(zhì)量黑洞的吸積盤，因為它吞噬了所有這些物質(zhì)。由于它是如此遙遠(yuǎn)，我們從類星體收到的光是嚴(yán)重紅移的。通過研究類星體的光譜，我們可以得出重要的信息。
科學(xué)家通過觀察快速射電暴，發(fā)現(xiàn)了宇宙中的失蹤重子物質(zhì)。這些快速射電暴的來源仍然不為人所知，但通過測量它們的色散測量值，科學(xué)家可以計算出它們發(fā)出信號時到達地球時受到的散射程度，并估計出與之相連的電離粒子總量，發(fā)現(xiàn)其中有百分之五的重子物質(zhì)。
這意味著大約有50%的重子物質(zhì)在恒星和星系等事物之外，分布在星系間介質(zhì)中，這次觀察結(jié)果驗證了科學(xué)家早期的預(yù)期，打破了我們對宇宙組成的傳統(tǒng)認(rèn)知，讓人們認(rèn)識到宇宙其實更加神秘和復(fù)雜。
這項研究對科學(xué)家來說是一次勝利，為我們探索還有哪些新的物理學(xué)知識有待發(fā)現(xiàn)提供了線索。但對于非科學(xué)家，這則新聞可能不會引起太多共鳴，因為他們大多數(shù)人只關(guān)注科學(xué)的結(jié)果是否與自己預(yù)期一致，而不是科學(xué)家關(guān)注的那種結(jié)果是否能夠打破既有認(rèn)知，為人類研究宇宙提供更多尚未探明的奧秘。
