暗物质：“大隐”隐于宇宙

    暗物质粒子探测卫星“悟空”今天成功升空，火了“悟空”，也火了暗物质。中国科学家称，“悟空”将在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务，探寻暗物质存在的证据，研究暗物质特性与空间分布规律。

    关于暗物质，有的人并不陌生，在热门美剧《生活大爆炸》里，主角谢耳朵就“转行”研究了暗物质。

    诺尔贝奖获得者杨振宁先生曾对暗物质作如此表述，所谓暗物质、暗能量就是非常稀奇的事物，这里面可能引出基本物理学中革命性的发展，假如一个年轻人，他觉得他一生的目的就是要做革命性的发展，他应该去学天文物理学。

    最早提出这一概念的，是瑞士的天文学家兹威基。1933年，他发现，在大星系团中，星系运动速度非常快，用星系团中所有看得见的物质来计算出的引力，却不足以束缚住它们，除非，星系团的质量增大400倍以上。

    经过计算和推测，他判断，应该存在一种“看不见的物质”的作用，否则，这个星系团的引力就不足以将其中的星系像现在这样束缚在一起。这种看不见的物质，就被称作“暗物质”。

    空间科学卫星工程常务副总指挥、中科院国家空间科学中心主任吴季说，由于人类还不了解暗物质，不得已才称它们“暗”，一旦发现了它们是什么，并且随着研究的深入，可能会用其他名字称呼它。

    有人说，如果把21世纪现代物理学和天文学比作“晴朗的天空”，那么暗物质和暗能量，就被看作“两朵乌云”——曾经，科学家们在现代物理学和天文学的基础上，一直在深入发掘原子和分子的特性，并自信地以为他们认识和了解了世界。然而，他们错了。宇宙究竟是由什么构成的，这个问题或将因为暗物质问题的解决而被改写。

    最新的宇宙观察发现，宇宙更像一个三部分组成的大饼，其中95%以上是人类还没弄清楚的暗物质（26.8%）和暗能量（68.3%），其他接近5%是普通物质，包括普通的重子物质、光子和中微子等。

    遗憾的是，至今人类也没有通过电磁波直接观测到暗物质，它也成了长久以来粒子物理和宇宙学的核心问题之一。

    暗物质的所谓“看不见”，不单单是说用我们的肉眼在可见光波段看不见，而是说不论探测什么波段的电磁波，比如红外线、紫外线、X射线、伽马射线等，都看不到它。也就是说，暗物质不发出任何波段的光。

    目前，人类用来捕捉暗物质仅有3种方法，可以形象地称之为“上天、入地、对撞机”。

    其中，“上天”是间接探测方法，即捕捉暗物质互相碰撞、湮灭时产生的痕迹。卫星系统副总设计师安琪告诉中国青年报记者，当一对暗物质粒子偶然正碰的时候，会同时湮灭，可能会放出质子、电子及它们的反粒子、中微子和伽马射线。如果能够精确测量到这些粒子的能谱，就可能会发现暗物质粒子的踪影。

    目前国际上至少有欧洲核子中心的大型强子对撞机、安装在国际空间站上的阿尔法磁谱仪，以及美国宇航局的费米太空望远镜等方面的力量，在寻找暗物质和暗能量以及“两暗”背后的科学成果，但目前科学家们找到的都还只是一些“疑似证据”。如今，我国发射的暗物质粒子探测卫星，所采用的就是一种间接探测。

    “入地”则是一种直接探测的方法，该方法是直接探测暗物质粒子和普通原子核碰撞所产生的信号。暗物质卫星项目首席科学家、中科院紫金山天文台研究员常进有一个形象的比喻，即将一个静止的靶子设置好，如果暗物质打进来，带电原子核就会飞出去，科学家也将能捕获其信号。

    一个知名的例子，即位于我国四川的锦屏极深地下暗物质实验室，这是我国首个用于开展暗物质探测等国际前沿基础研究课题的极深地下实验室，其上方有厚达2400米的岩石层，可以将穿透力极强的宇宙射线隔绝到只有地面水平的大约亿分之一，为探测暗物质提供了一个几乎没有干扰的环境。

    最后一种“对撞机”，则是在加速器上将暗物质粒子“创造”出来，并研究其物理特性。常进说，由于暗物质粒子即使被“创造”出来，也不会被探测器发现，只能通过其他可以看见的粒子来推测出是否有这样的粒子产生。

    在科学家看来，虽然暗物质粒子不能被直接观察到，但它一定会带走“能量”，即“创造”暗物质粒子需要能量，因此从丢失的“能量”和分布可以推测暗物质的某些性质。目前，欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）被认为很有可能“创造”出暗物质粒子。

    本报酒泉12月17日电