我们被物质所包围。事实上，我们很重要。我们在宇宙中发现的一切都是物质。它是如此的基本，以至于我们仅仅接受一切都是由物质构成的。它是一切事物的基本组成部分：地球上的生命，我们生活的星球，恒星和星系。它通常被定义为任何有质量并占据一定空间的物体。

物质的组成部分被称为“原子”和“分子”。它们也是物质。我们通常能探测到的物质称为“重子”物质。然而，还有另一种类型的物质无法直接检测到。但它的影响可以改变。这叫做暗物质。

正常物质

研究正常物质或“重子物质”很容易。它可以分解成称为轻子（例如电子）和夸克（质子和中子的组成部分）的亚原子粒子。这些是构成原子和分子的东西，这些原子和分子是从人类到恒星的一切事物的组成部分。

正常物质是发光的，也就是说，它与其他物质和辐射在电磁和引力上相互作用。它不一定像我们想象的那样闪耀。它可能会发出其他辐射（如红外线）。

当讨论物质时出现的另一个方面是所谓的反物质。把它想象成它的正常物质的反面（或者可能是镜像）。当科学家们把物质/反物质反应作为动力源时，我们经常听到这一说法。反物质背后的基本思想是，所有粒子都有一个质量相同但自旋和电荷相反的反粒子。当物质和反物质碰撞时，它们相互湮灭并以伽马射线的形式产生纯能量。如果能加以利用，这种能源的创造将为任何文明提供巨大的能量，使其能够找到安全的方法。

暗物质

与正常物质相比，暗物质是不发光的物质。也就是说，它不会电磁相互作用，因此看起来很暗（即它不会反射或发光）。尽管维拉·鲁宾博士和其他天文学家已经注意到暗物质对其他质量（如星系）的影响，但暗物质的确切性质尚不清楚。然而，它的存在可以通过它对正常物质的引力效应来检测。例如，它的存在可以限制星系中恒星的运动。

目前，构成暗物质的“事物”有三种基本可能性：

• 冷暗物质（CDM）：有一种称为弱相互作用大质量粒子（WIMP）的候选物质，它可能是冷暗物质的基础。然而，科学家们对它知之甚少，也不知道它是如何在宇宙历史早期形成的。CDM粒子的其他可能性包括轴子，然而，它们从未被探测到。最后，还有MACHOs（大质量致密晕天体），它们可以解释暗物质的测量质量。这些天体包括黑洞、古代中子星和行星天体，这些天体都不发光（或几乎不发光），但仍含有大量质量。这些可以很方便地解释暗物质，但有一个问题。必须有很多这样的暗物质（考虑到某些星系的年龄，它们的分布必须非常均匀地分布在整个宇宙中，才能解释天文学家“在那里”发现的暗物质。因此，冷暗物质仍然是一项“正在进行的工作”
• 暖暗物质（WDM）：这被认为是由无菌中微子组成的。这些粒子与普通中微子相似，只是它们的质量要大得多，并且不会通过弱力相互作用。WDM的另一个候选者是gravitino。这是一个理论粒子，如果超重力理论——广义相对论和超对称性的结合——获得吸引力，它就会存在。WDM也是解释暗物质的一个有吸引力的候选者，但无菌中微子或引力子的存在充其量只是推测。
• 热暗物质（HDM）：被认为是热暗物质的粒子已经存在。它们被称为“中微子”。它们以接近光速的速度运动，不会以我们投射暗物质的方式“聚集”在一起。同样考虑到中微子几乎是无质量的，我们需要大量的中微子来组成已知存在的暗物质。一种解释是，有一种尚未被发现的中微子类型或味道与已知存在的中微子相似。然而，它的质量要大得多（因此速度可能较慢）。但这可能更类似于温暖的暗物质。

物质与辐射之间的联系

在宇宙中，物质并非完全不受影响地存在，辐射和物质之间存在着一种奇怪的联系。这种联系直到20世纪初才被很好地理解。就在那时，阿尔伯特·爱因斯坦开始思考物质、能量和辐射之间的联系。这是他提出的：根据他的相对论，质量和能量是等价的。如果有足够的辐射（光）与其他具有足够高能量的光子（光“粒子”的另一个词）碰撞，就可以产生质量。这一过程是科学家在大型实验室用粒子对撞机研究的。他们的工作深入到物质的核心，寻找已知存在的最小粒子。

所以，虽然辐射并没有被明确地认为是物质（它并没有质量或体积，至少不是以一种明确的方式），但它与物质有关。这是因为辐射产生物质，而物质产生辐射（就像物质和反物质碰撞时）。

暗能量

理论家们把物质与辐射之间的联系更进一步，他们还提出在我们的宇宙中存在一种神秘的辐射。这叫做暗能量。它的本质根本不被理解。也许当我们了解暗物质时，我们也会了解暗能量的本质。

由卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑和更新。