【歷史上的今天】11.08 倫琴發現 X 射線

林彥興

1895 年，剛開始著手研究陰極射線的德國物理學家倫琴，發現了一種神祕的射線/粒子流，會點亮他實驗用的螢光屏幕。經過一個月的研究，倫琴很快的將這項發現以代表未知的 X 命名並發表，從此獲得 X 射線發現者的殊榮，並得到史上第一屆諾貝爾物理獎。

說起 X 射線對當代文明的貢獻，那可真是數都數不完。要是每年出一次歷史上的今天，大概可以寫到小編白髮蒼蒼的年代XD。今天我們先來說說，X 射線與暗物質的一段小故事。

早在 20 世紀初，天文學家在觀測星系團的時候就發現，從星系團的運動（重力）所推算出的質量，比從星系團發出的光所推算出來的質量要多上許多倍。而隨著觀測的持續進展，越來越多的證據支持宇宙中應該存在大量不與光產生交互作用，因此雖然看不到，卻貢獻著重力的質量存在，人們將其稱為「暗物質 Dark Matter」。

20 世紀中，天文學家發展出多種不一樣的暗物質模型來解釋這個現象。舉例來說，現在大家最熟悉的「冷暗物質 CDM」模型，認為暗物質的性質就跟普通的原子們差不多，只是特別孤僻，不參與除了重力以外的其他交互作用；但也有人認為暗物質並不存在，只是我們對於重力的描述並不正確，比如「修正牛頓重力理論 MOND」即是其中的典型。

長年以來，各種暗物質的模型都有其支持者。然而兩千年代初期，對於「子彈星系團 Bullet Cluster」的觀測打破了這個局面。天文學家藉由 X 射線，觀測到這兩個星系團間的高溫氣體（稱為 ICM，圖中粉紅色部分）在星系團合併的過程中互相碰撞，產生了明顯的震波。但是弱重力透鏡的觀測結果卻顯示，星系團中的主要質量（即暗物質們，圖中藍色部分）並沒有像這些高溫氣體一樣互相碰撞，反而是順順的穿過彼此。而且這並不是特例，後續的觀測結果顯示許多合併中的星系團都可以發現這樣的特徵。這一系列的觀測結果，是冷暗物質模型相當重要的觀測證據，也是讓 ΛCDM 模型成為宇宙學主流的重要里程碑之一。

延伸閱讀
為何是倫琴發現了X射線？。物理雙月刊
1901 年諾貝爾物理獎：為什麼 X 射線不叫倫琴射線？Pansci/物理雙月刊
細說暗物質（上）。物理雙月刊
細說暗物質（下）。物理雙月刊