暗物質：“大隱”隱於宇宙

　　暗物質粒子探測衛星“悟空”今天成功升空，火了“悟空”，也火了暗物質。中國科學家稱，“悟空”將在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測任務，探尋暗物質存在的証據，研究暗物質特性與空間分布規律。

　　關於暗物質，有的人並不陌生，在熱門美劇《生活大爆炸》裡，主角謝耳朵就“轉行”研究了暗物質。

　　諾爾貝獎獲得者楊振寧先生曾對暗物質作如此表述，所謂暗物質、暗能量就是非常稀奇的事物，這裡面可能引出基本物理學中革命性的發展，假如一個年輕人，他覺得他一生的目的就是要做革命性的發展，他應該去學天文物理學。

　　最早提出這一概念的，是瑞士的天文學家茲威基。1933年，他發現，在大星系團中，星系運動速度非常快，用星系團中所有看得見的物質來計算出的引力，卻不足以束縛住它們，除非，星系團的質量增大400倍以上。

　　經過計算和推測，他判斷，應該存在一種“看不見的物質”的作用，否則，這個星系團的引力就不足以將其中的星系像現在這樣束縛在一起。這種看不見的物質，就被稱作“暗物質”。

　　空間科學衛星工程常務副總指揮、中科院國家空間科學中心主任吳季說，由於人類還不了解暗物質，不得已才稱它們“暗”，一旦發現了它們是什麼，並且隨著研究的深入，可能會用其他名字稱呼它。

　　有人說，如果把21世紀現代物理學和天文學比作“晴朗的天空”，那麼暗物質和暗能量，就被看作“兩朵烏雲”——曾經，科學家們在現代物理學和天文學的基礎上，一直在深入發掘原子和分子的特性，並自信地以為他們認識和了解了世界。然而，他們錯了。宇宙究竟是由什麼構成的，這個問題或將因為暗物質問題的解決而被改寫。

　　最新的宇宙觀察發現，宇宙更像一個三部分組成的大餅，其中95%以上是人類還沒弄清楚的暗物質（26.8%）和暗能量（68.3%），其他接近5%是普通物質，包括普通的重子物質、光子和中微子等。

　　遺憾的是，至今人類也沒有通過電磁波直接觀測到暗物質，它也成了長久以來粒子物理和宇宙學的核心問題之一。

　　暗物質的所謂“看不見”，不單單是說用我們的肉眼在可見光波段看不見，而是說不論探測什麼波段的電磁波，比如紅外線、紫外線、X射線、伽馬射線等，都看不到它。也就是說，暗物質不發出任何波段的光。

　　目前，人類用來捕捉暗物質僅有3種方法，可以形象地稱之為“上天、入地、對撞機”。

　　其中，“上天”是間接探測方法，即捕捉暗物質互相碰撞、湮滅時產生的痕跡。衛星系統副總設計師安琪告訴中國青年報記者，當一對暗物質粒子偶然正碰的時候，會同時湮滅，可能會放出質子、電子及它們的反粒子、中微子和伽馬射線。如果能夠精確測量到這些粒子的能譜，就可能會發現暗物質粒子的蹤影。

　　目前國際上至少有歐洲核子中心的大型強子對撞機、安裝在國際空間站上的阿爾法磁譜儀，以及美國宇航局的費米太空望遠鏡等方面的力量，在尋找暗物質和暗能量以及“兩暗”背后的科學成果，但目前科學家們找到的都還只是一些“疑似証據”。如今，我國發射的暗物質粒子探測衛星，所採用的就是一種間接探測。

　　“入地”則是一種直接探測的方法，該方法是直接探測暗物質粒子和普通原子核碰撞所產生的信號。暗物質衛星項目首席科學家、中科院紫金山天文台研究員常進有一個形象的比喻，即將一個靜止的靶子設置好，如果暗物質打進來，帶電原子核就會飛出去，科學家也將能捕獲其信號。

　　一個知名的例子，即位於我國四川的錦屏極深地下暗物質實驗室，這是我國首個用於開展暗物質探測等國際前沿基礎研究課題的極深地下實驗室，其上方有厚達2400米的岩石層，可以將穿透力極強的宇宙射線隔絕到隻有地面水平的大約億分之一，為探測暗物質提供了一個幾乎沒有干擾的環境。

　　最后一種“對撞機”，則是在加速器上將暗物質粒子“創造”出來，並研究其物理特性。常進說，由於暗物質粒子即使被“創造”出來，也不會被探測器發現，隻能通過其他可以看見的粒子來推測出是否有這樣的粒子產生。

　　在科學家看來，雖然暗物質粒子不能被直接觀察到，但它一定會帶走“能量”，即“創造”暗物質粒子需要能量，因此從丟失的“能量”和分布可以推測暗物質的某些性質。目前，歐洲核子中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）被認為很有可能“創造”出暗物質粒子。

　　本報酒泉12月17日電

(來源:中國青年報)