直到现在，一半的宇宙对于我们来说仍然是未知 _无线电波

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直到现在，一半的宇宙对于我们来说仍然是失踪或隐藏状态，从未被发现，这不是在谈论暗物质或暗能量，它们分别占我们宇宙的27%和68% 。我说的只是正常的普通物质，它构成了你和我、行星、恒星和星云，以及基本上我们能看到的一切。由于这些东西大部分是由质子和中子组成的，而质子和中子是重子的形式，这被称为失踪的重子问题。

理论上我们的的宇宙是由5%的重子物质组成的。但是当我们去寻找时，我们只找到2.5% 。现在，你可能问的第一个问题是：\"为什么我们首先要期望宇宙由5%的普通重子物质组成？\" 答案是，有了这个密度，我们就可以解释我们在宇宙中观察到的不同元素的相对丰度。具体来说，就是氘与氢和氦的比例。在一开始，比如在大爆炸之后，所有这些中子和质子都是呼啸而过。它是令人难以揣度的热，有大量的辐射。宇宙是以辐射为主的。但是，随着宇宙的扩张，它冷却到质子和中子可以开始融合在一起的程度。一个特别稳定的原子核将形成氦-4 ，由两个中子和两个质子组成。问题是，要形成氦-4 ，你首先必须形成氘，一个质子和一个中子。而且，这是一个不太稳定的原子核。当它形成后，很快就会被击碎。

但是，在大爆炸后大约10秒，宇宙已经充分冷却，氘可以形成。一旦形成，它就会迅速融合成氦。这发生的速度取决于早期宇宙中的物质密度。密度越高，这种核聚变就越快。然后，在大爆炸后20分钟，温度已经下降到足够低，以至于核聚变不能再发生。因此，在这一点上，元素丰度被锁定了。就像这一刻的快照。按质量计算，当时有75%的氢和25%的氦。这基本上仍然是我们今天在宇宙中观察到的情况。在氢核中，每百万个中有26个是氘核。氘的神奇之处在于它是稳定的--它不会衰变。而且，自大爆炸以来，没有任何已知的过程能够大量地产生它。这意味着，今天宇宙中几乎所有的氘，包括自来水中每6000个氢原子中的一个，都不是在恒星中产生的，而是在宇宙大爆炸后的头20分钟内产生的。当我们看向太空深处时，我们能看到的最古老的光是宇宙微波背景辐射。宇宙大爆炸的余辉，自大爆炸后约40万年以来，一直在宇宙中畅通无阻地运行。因此，我们可以从字面上来计算这些光子，并计算出大爆炸后的辐射密度。
使用26个氘核/百万个氢核的数值，我们可以计算出重子物质与光子的比例，这就是我们如何计算出宇宙中应该有大约5%的重子物质。所以在20世纪90年代末，科学家们去寻找所有这些重子物质。
这是一次类似普查的宇宙探索活动。他们把所有的行星、恒星、黑洞、星系、尘埃云、气体，基本上所有你能看到或用望远镜推断出的东西都加在一起。他们发现，通常认为是我们宇宙中实际存在的东西，它只占所有重子物质的20%左右。那么其余的在哪里？好吧，并不是所有的普通物质都在发光，或者被附近的恒星照亮，这不是暗物质，但它是普通物质，只是在黑暗中。因此，如果你想找到那些重子，那么一种方法是使用背光——一个非常遥远的明亮光源，这也意味着它在非常早期的宇宙中。
而类星体是完美的背光。它们的亮度可以是整个星系的数千倍。这些光来自早期星系中心的超大质量黑洞的吸积盘，因为它吞噬了所有这些物质。由于它是如此遥远，我们从类星体收到的光是严重红移的。

例如，当一个氢原子从它的第一激发态到它的基态时发出的光，即莱曼-阿尔法转变，它在实验室中产生大约121.6纳米的紫外光。但是从类星体中可以观察到它在光谱中超过560纳米的峰值——那是黄光。迷人的是，如果你看一下这个峰值的左边，你会看到许多小的凹陷。这些是由中性氢原子产生的吸收线，它们位于我们与类星体的视线范围内。当来自类星体的光到达中性氢时，能够将电子从基态激发到第一激发态的光子吸收。这是同样的莱曼-阿尔法过渡，但是由于这些氢气斑块离我们更近，它们的红移程度更低，所以它们在光谱中的缺口是在越来越短的波长上，说明气体离我们越近。这被描述为莱曼-阿尔法森林。它就像一张一维地图，向我们展示了在连接我们和类星体的线路上有多少中性氢气。将所有这些中性氢气加入我们的重子预算，使我们几乎达到50% 。

直到现在，一半的宇宙对于我们来说仍然是未知

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