丁肇中：暗物質(zhì)研究進(jìn)展“很好”
立項(xiàng)18年耗資20億美元，論文修正30次兩三周后發(fā)表，昨用電子郵件回復(fù)本報(bào)——
丁肇中：暗物質(zhì)研究進(jìn)展“很好”
本報(bào)訊（記者張懿）人類歷史上最昂貴的科學(xué)實(shí)驗(yàn)即將公布第一份科學(xué)報(bào)告，其內(nèi)容可能涉及對(duì)宇宙的組成、演變起到關(guān)鍵作用的暗物質(zhì)的信息。主持這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的是華裔諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主丁肇中，昨天從美國(guó)向本報(bào)回復(fù)電子郵件表示，研究進(jìn)展“很好”。
理論上，暗物質(zhì)的總量大約是我們身邊常規(guī)物質(zhì)的6倍，缺了它，宇宙、星系也許會(huì)四分五裂，但科學(xué)家從未真正發(fā)現(xiàn)它；換句話說(shuō)，不了解暗物質(zhì)，人類的知識(shí)就存在大量空白。
目前，全世界的物理學(xué)家都在等待丁肇中團(tuán)隊(duì)的這第一篇文章。最初的消息來(lái)自幾天前，丁肇中在參加美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)年會(huì)時(shí)透露，這篇論文正在進(jìn)行最后的審校，將在兩到三周后發(fā)表。他說(shuō)文章將與暗物質(zhì)有關(guān)，但不愿透露更多細(xì)節(jié)，包括論文將以何種形式發(fā)表。
實(shí)際上整個(gè)理論物理學(xué)界都在等待這篇文章。國(guó)內(nèi)外媒體都對(duì)此投入了巨大的熱情，一些報(bào)道以“丁肇中團(tuán)隊(duì)可能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)”為題刊發(fā)。
在給本報(bào)記者 發(fā)來(lái)的郵件中，丁肇中委托他所在的麻省理工學(xué)院同事向本報(bào)表示，研究進(jìn)展很好，但此前媒體的報(bào)道不完全正確。
丁肇中在接受采訪時(shí)曾表示，這篇論文絕非一篇次要的文章，它是朝著人類認(rèn)識(shí)暗物質(zhì)方向前進(jìn)的“一小步”，但不是最終答案。
與丁肇中長(zhǎng)期在暗物質(zhì)探索領(lǐng)域合作的知名理論物理學(xué)家、臺(tái)灣“中央研究院”院士李世昌在另一封郵件中回復(fù)本報(bào)記者說(shuō)，他無(wú)法透露更多論文的細(xì)節(jié)，目前來(lái)看，成果是“第一步的顯著的進(jìn)展”。但他也表示，這次成果尚無(wú)法用“發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)”來(lái)描述。
丁肇中主持的這項(xiàng)研究，立項(xiàng)至今已18年，耗資20億美元，由全球科學(xué)家共同參與完成，包括中國(guó)多所高校也參與其中，投入了大量努力和資金。研究的核心是史上第一臺(tái)在太空運(yùn)行的高能粒子探測(cè)器——阿爾法磁譜儀（AMS），它能繪制出宇宙射線的高精度圖譜。理論上，宇宙射線可能含有暗物質(zhì)存在的重要線索，比如常規(guī)物質(zhì)作用時(shí)無(wú)法生成的某些反物質(zhì)粒子。AMS的任務(wù)就是發(fā)現(xiàn)并分析、解讀這本來(lái)自宇宙的“無(wú)字天書(shū)”。
本報(bào)高級(jí)記者姚詩(shī)煌曾多次前往瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子中心的丁肇中實(shí)驗(yàn)室采訪，他說(shuō)，丁肇中對(duì)這篇論文異常謹(jǐn)慎，希望避免任何人為錯(cuò)誤。在目前這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)發(fā)表，完全是符合他所了解的時(shí)間表。
丁肇中透露，這篇論文已經(jīng)進(jìn)行了30次修正，以使所有參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家都認(rèn)可。
李世昌說(shuō)，目前來(lái)看，AMS工作完全符合預(yù)期。他認(rèn)同記者的觀點(diǎn)：人類很有可能正處在一個(gè)新的物理大發(fā)現(xiàn)的前夜。
理論上，暗物質(zhì)的總量大約是我們身邊常規(guī)物質(zhì)的6倍，缺了它，宇宙、星系也許會(huì)四分五裂，但科學(xué)家從未真正發(fā)現(xiàn)它；換句話說(shuō)，不了解暗物質(zhì)，人類的知識(shí)就存在大量空白。
目前，全世界的物理學(xué)家都在等待丁肇中團(tuán)隊(duì)的這第一篇文章。最初的消息來(lái)自幾天前，丁肇中在參加美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)年會(huì)時(shí)透露，這篇論文正在進(jìn)行最后的審校，將在兩到三周后發(fā)表。他說(shuō)文章將與暗物質(zhì)有關(guān)，但不愿透露更多細(xì)節(jié)，包括論文將以何種形式發(fā)表。
實(shí)際上整個(gè)理論物理學(xué)界都在等待這篇文章。國(guó)內(nèi)外媒體都對(duì)此投入了巨大的熱情，一些報(bào)道以“丁肇中團(tuán)隊(duì)可能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)”為題刊發(fā)。
在給本報(bào)記者 發(fā)來(lái)的郵件中，丁肇中委托他所在的麻省理工學(xué)院同事向本報(bào)表示，研究進(jìn)展很好，但此前媒體的報(bào)道不完全正確。
丁肇中在接受采訪時(shí)曾表示，這篇論文絕非一篇次要的文章，它是朝著人類認(rèn)識(shí)暗物質(zhì)方向前進(jìn)的“一小步”，但不是最終答案。
與丁肇中長(zhǎng)期在暗物質(zhì)探索領(lǐng)域合作的知名理論物理學(xué)家、臺(tái)灣“中央研究院”院士李世昌在另一封郵件中回復(fù)本報(bào)記者說(shuō)，他無(wú)法透露更多論文的細(xì)節(jié)，目前來(lái)看，成果是“第一步的顯著的進(jìn)展”。但他也表示，這次成果尚無(wú)法用“發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)”來(lái)描述。
丁肇中主持的這項(xiàng)研究，立項(xiàng)至今已18年，耗資20億美元，由全球科學(xué)家共同參與完成，包括中國(guó)多所高校也參與其中，投入了大量努力和資金。研究的核心是史上第一臺(tái)在太空運(yùn)行的高能粒子探測(cè)器——阿爾法磁譜儀（AMS），它能繪制出宇宙射線的高精度圖譜。理論上，宇宙射線可能含有暗物質(zhì)存在的重要線索，比如常規(guī)物質(zhì)作用時(shí)無(wú)法生成的某些反物質(zhì)粒子。AMS的任務(wù)就是發(fā)現(xiàn)并分析、解讀這本來(lái)自宇宙的“無(wú)字天書(shū)”。
本報(bào)高級(jí)記者姚詩(shī)煌曾多次前往瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子中心的丁肇中實(shí)驗(yàn)室采訪，他說(shuō)，丁肇中對(duì)這篇論文異常謹(jǐn)慎，希望避免任何人為錯(cuò)誤。在目前這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)發(fā)表，完全是符合他所了解的時(shí)間表。
丁肇中透露，這篇論文已經(jīng)進(jìn)行了30次修正，以使所有參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家都認(rèn)可。
李世昌說(shuō)，目前來(lái)看，AMS工作完全符合預(yù)期。他認(rèn)同記者的觀點(diǎn)：人類很有可能正處在一個(gè)新的物理大發(fā)現(xiàn)的前夜。
可能“照亮”暗物質(zhì)的第一道光
人類歷史上最昂貴的科學(xué)實(shí)驗(yàn)、第一份科學(xué)報(bào)告、暗物質(zhì)，這些元素，足以讓所有關(guān)注物理學(xué)、乃至宇宙和世界奧秘的人們興奮。來(lái)自全球的數(shù)百名科學(xué)家，耗資20億美元，花了18年，他們的第一步究竟發(fā)現(xiàn)了什么？
等了18年才落筆
復(fù)雜而又精密的阿爾法磁譜儀（AMS）正在太空中隨國(guó)際空間站繞地球飛行，不斷將其探測(cè)到的高能粒子（也就是宇宙射線）的數(shù)據(jù)傳回地球，由位于瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子中心（CERN）的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分析。
CERN專門為丁肇中建了AMS科學(xué)樓。本報(bào)高級(jí)記者姚詩(shī)煌在過(guò)去兩年數(shù)次前往丁肇中在日內(nèi)瓦的辦公室，堪稱國(guó)內(nèi)對(duì)AMS項(xiàng)目接觸最深入的媒體人之一。
姚詩(shī)煌昨天表示，丁肇中去年秋曾當(dāng)面告訴他，迄今為止，AMS獲得的關(guān)于宇宙射線的數(shù)據(jù)，超過(guò)了此前人類掌握的所有相關(guān)數(shù)據(jù)總和。丁肇中當(dāng)時(shí)說(shuō)，年底，第一批數(shù)據(jù)會(huì)完成分析，形成論文。據(jù)此，姚詩(shī)煌昨天認(rèn)為：“丁肇中的工作完全按照既定節(jié)奏進(jìn)行?！?br> 這篇即將發(fā)表的論文，用丁肇中的話說(shuō)，等待了18年才能落筆。因?yàn)橐幌盗幸馔馐录柗ù抛V儀的進(jìn)度被一拖再拖。
丁肇中在上世紀(jì)90年代中期開(kāi)始力推AMS。這是人類第一臺(tái)能直接觀察宇宙射線的儀器，被稱為“宇宙射線的哈勃望遠(yuǎn)鏡”。它本應(yīng)更早上天，但“哥倫比亞號(hào)”意外失事，讓美國(guó)中斷了航天飛機(jī)計(jì)劃。此外，物理學(xué)界曾有不少人質(zhì)疑丁肇中的努力。但丁肇中最終說(shuō)服了政府和議員。2011年5月，它成為“奮進(jìn)號(hào)”最后一次飛行任務(wù)中的核心“乘客”。
目前為止，阿爾法磁譜儀一共在太空“瞭望”了21個(gè)月。姚詩(shī)煌告訴記者，丁肇中去年7月底在日內(nèi)瓦告訴他，從那時(shí)起，AMS全面進(jìn)入數(shù)據(jù)搜集、處理階段。
什么物質(zhì)這么“暗”
人類對(duì)宇宙的了解，自古以來(lái)主要憑借各種望遠(yuǎn)鏡，或者說(shuō)靠收集來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的光和電磁波。但天文學(xué)家意外發(fā)現(xiàn)，一些星系邊緣的運(yùn)動(dòng)速度比預(yù)想中更快，按此速度，它們應(yīng)該會(huì)被“甩”出去。因此，應(yīng)該有種看不見(jiàn)的神秘物質(zhì)，貢獻(xiàn)著萬(wàn)有引力，拉住了星系。
這種物質(zhì)的存在，在隨后幾十年中，被各種物理實(shí)驗(yàn)間接證明。雖然這種額外引力的來(lái)源，曾有各種說(shuō)法，但多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，它們是一種特殊的物質(zhì)，由一類名為“弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP）”構(gòu)成。
被廣為接受的理論計(jì)算認(rèn)為，在宇宙的構(gòu)成中，組成我們身邊這個(gè)世界的“常規(guī)物質(zhì)”，大約只占4%，而這種謎一般的暗物質(zhì)多達(dá)23%，它提供的引力，就像是宇宙的膠水。
曾任中國(guó)引力與相對(duì)論天體物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)的上海師范大學(xué)教授李新洲告訴記者，暗物質(zhì)之所以“暗”，不僅是指它不發(fā)光，更重要的是它太難捉摸。通常說(shuō)“看見(jiàn)”某物，實(shí)質(zhì)上是接收到它發(fā)出的電磁波——光。而可見(jiàn)的物質(zhì)必須能發(fā)生電磁相互作用。
物理學(xué)把物質(zhì)間的各種力，歸為四種相互作用：電磁相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用、萬(wàn)有引力。
暗物質(zhì)肯定不參與前兩種作用，有可能參與第三種，肯定參與第四種。但后兩種力的作用是極其微弱的。假使暗物質(zhì)能做成汽車，迎面一頭撞向你，那也只會(huì)互相穿越而過(guò)。當(dāng)然，你也看不到這輛車。
李新洲告訴記者，中微子（就是那個(gè)曾被誤以為能超光速運(yùn)動(dòng)的粒子）也只參與后兩種作用，它也是“暗”的，能輕易穿過(guò)地球。但中微子不是科學(xué)界特指的“暗物質(zhì)”，它無(wú)法解釋巨大而未知的引力來(lái)源。
上海交大物理系教授王斌告訴記者，暗物質(zhì)應(yīng)該廣泛分布在宇宙中，也許，我們每天都生活在暗物質(zhì)的“云團(tuán)氣暈”中，但只是無(wú)法感受到。
傾聽(tīng)“宇宙大合唱”
要讓W(xué)IMP粒子露面，必須與它“對(duì)話”，也就是讓常規(guī)物質(zhì)與之發(fā)生作用。精確偵測(cè)萬(wàn)有引力只能針對(duì)的極大對(duì)象（比如天文學(xué)尺度），因此，科學(xué)家將注押在了暗物質(zhì)還能參與弱相互作用上。
中科院院士、理論物理學(xué)家陸埮告訴記者，根據(jù)現(xiàn)有的研究，雖然不算確證，但有不少跡象支持暗物質(zhì)能參與弱相互作用。實(shí)際上，科學(xué)界都希望它可以，否則，暗物質(zhì)就更難找到了。
丁肇中主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)，正是基于這個(gè)前提。
阿爾法磁譜儀是第一個(gè)直接在太空探測(cè)宇宙射線的儀器。根據(jù)CERN的說(shuō)法，與其他地面實(shí)驗(yàn)方法相比，AMS探測(cè)反粒子的精度提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)，也就是1000倍。因此，它也許能“聽(tīng)”到喧囂的宇宙射線“大合唱”中最微妙的音節(jié)變化，而這個(gè)變化，或許就是暗物質(zhì)發(fā)生弱相互作用留下的痕跡。
丁肇中在幾天前于波士頓舉行的美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）會(huì)議上說(shuō)，從2011年至今，阿爾法磁譜儀已經(jīng)探測(cè)到了250億個(gè)粒子數(shù)據(jù)，其中包括80億個(gè)電子和其反物質(zhì)——正電子。這第一篇報(bào)告將詳細(xì)描述正負(fù)電子的比例，以及它們的能量。
如果這個(gè)報(bào)告能顯示出什么意外的正電子能量起伏，那就有可能認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)的蹤跡。不過(guò)，丁肇中還必須證明，那些奇怪的正電子，不是來(lái)自于某個(gè)常規(guī)星體的活動(dòng)。如果奇怪的電子來(lái)自同一個(gè)方向，那么它也許是某顆脈沖星“射出的子彈”，但如果來(lái)自四面八方，那就很具有說(shuō)服力了。因?yàn)榘滴镔|(zhì)被認(rèn)為廣泛分布在宇宙中。
目前，外界無(wú)法知道這篇待發(fā)表論文的細(xì)節(jié)。陸埮說(shuō)，暗物質(zhì)即使能發(fā)生弱相互作用，發(fā)生的頻次也是很低的。這意味著，在AMS搜集到的海量數(shù)據(jù)中，有價(jià)值的也許是很小一部分。
本報(bào)記者 張懿
等了18年才落筆
復(fù)雜而又精密的阿爾法磁譜儀（AMS）正在太空中隨國(guó)際空間站繞地球飛行，不斷將其探測(cè)到的高能粒子（也就是宇宙射線）的數(shù)據(jù)傳回地球，由位于瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子中心（CERN）的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分析。
CERN專門為丁肇中建了AMS科學(xué)樓。本報(bào)高級(jí)記者姚詩(shī)煌在過(guò)去兩年數(shù)次前往丁肇中在日內(nèi)瓦的辦公室，堪稱國(guó)內(nèi)對(duì)AMS項(xiàng)目接觸最深入的媒體人之一。
姚詩(shī)煌昨天表示，丁肇中去年秋曾當(dāng)面告訴他，迄今為止，AMS獲得的關(guān)于宇宙射線的數(shù)據(jù)，超過(guò)了此前人類掌握的所有相關(guān)數(shù)據(jù)總和。丁肇中當(dāng)時(shí)說(shuō)，年底，第一批數(shù)據(jù)會(huì)完成分析，形成論文。據(jù)此，姚詩(shī)煌昨天認(rèn)為：“丁肇中的工作完全按照既定節(jié)奏進(jìn)行?！?br> 這篇即將發(fā)表的論文，用丁肇中的話說(shuō)，等待了18年才能落筆。因?yàn)橐幌盗幸馔馐录柗ù抛V儀的進(jìn)度被一拖再拖。
丁肇中在上世紀(jì)90年代中期開(kāi)始力推AMS。這是人類第一臺(tái)能直接觀察宇宙射線的儀器，被稱為“宇宙射線的哈勃望遠(yuǎn)鏡”。它本應(yīng)更早上天，但“哥倫比亞號(hào)”意外失事，讓美國(guó)中斷了航天飛機(jī)計(jì)劃。此外，物理學(xué)界曾有不少人質(zhì)疑丁肇中的努力。但丁肇中最終說(shuō)服了政府和議員。2011年5月，它成為“奮進(jìn)號(hào)”最后一次飛行任務(wù)中的核心“乘客”。
目前為止，阿爾法磁譜儀一共在太空“瞭望”了21個(gè)月。姚詩(shī)煌告訴記者，丁肇中去年7月底在日內(nèi)瓦告訴他，從那時(shí)起，AMS全面進(jìn)入數(shù)據(jù)搜集、處理階段。
什么物質(zhì)這么“暗”
人類對(duì)宇宙的了解，自古以來(lái)主要憑借各種望遠(yuǎn)鏡，或者說(shuō)靠收集來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的光和電磁波。但天文學(xué)家意外發(fā)現(xiàn)，一些星系邊緣的運(yùn)動(dòng)速度比預(yù)想中更快，按此速度，它們應(yīng)該會(huì)被“甩”出去。因此，應(yīng)該有種看不見(jiàn)的神秘物質(zhì)，貢獻(xiàn)著萬(wàn)有引力，拉住了星系。
這種物質(zhì)的存在，在隨后幾十年中，被各種物理實(shí)驗(yàn)間接證明。雖然這種額外引力的來(lái)源，曾有各種說(shuō)法，但多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，它們是一種特殊的物質(zhì)，由一類名為“弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP）”構(gòu)成。
被廣為接受的理論計(jì)算認(rèn)為，在宇宙的構(gòu)成中，組成我們身邊這個(gè)世界的“常規(guī)物質(zhì)”，大約只占4%，而這種謎一般的暗物質(zhì)多達(dá)23%，它提供的引力，就像是宇宙的膠水。
曾任中國(guó)引力與相對(duì)論天體物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)的上海師范大學(xué)教授李新洲告訴記者，暗物質(zhì)之所以“暗”，不僅是指它不發(fā)光，更重要的是它太難捉摸。通常說(shuō)“看見(jiàn)”某物，實(shí)質(zhì)上是接收到它發(fā)出的電磁波——光。而可見(jiàn)的物質(zhì)必須能發(fā)生電磁相互作用。
物理學(xué)把物質(zhì)間的各種力，歸為四種相互作用：電磁相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用、萬(wàn)有引力。
暗物質(zhì)肯定不參與前兩種作用，有可能參與第三種，肯定參與第四種。但后兩種力的作用是極其微弱的。假使暗物質(zhì)能做成汽車，迎面一頭撞向你，那也只會(huì)互相穿越而過(guò)。當(dāng)然，你也看不到這輛車。
李新洲告訴記者，中微子（就是那個(gè)曾被誤以為能超光速運(yùn)動(dòng)的粒子）也只參與后兩種作用，它也是“暗”的，能輕易穿過(guò)地球。但中微子不是科學(xué)界特指的“暗物質(zhì)”，它無(wú)法解釋巨大而未知的引力來(lái)源。
上海交大物理系教授王斌告訴記者，暗物質(zhì)應(yīng)該廣泛分布在宇宙中，也許，我們每天都生活在暗物質(zhì)的“云團(tuán)氣暈”中，但只是無(wú)法感受到。
傾聽(tīng)“宇宙大合唱”
要讓W(xué)IMP粒子露面，必須與它“對(duì)話”，也就是讓常規(guī)物質(zhì)與之發(fā)生作用。精確偵測(cè)萬(wàn)有引力只能針對(duì)的極大對(duì)象（比如天文學(xué)尺度），因此，科學(xué)家將注押在了暗物質(zhì)還能參與弱相互作用上。
中科院院士、理論物理學(xué)家陸埮告訴記者，根據(jù)現(xiàn)有的研究，雖然不算確證，但有不少跡象支持暗物質(zhì)能參與弱相互作用。實(shí)際上，科學(xué)界都希望它可以，否則，暗物質(zhì)就更難找到了。
丁肇中主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)，正是基于這個(gè)前提。
阿爾法磁譜儀是第一個(gè)直接在太空探測(cè)宇宙射線的儀器。根據(jù)CERN的說(shuō)法，與其他地面實(shí)驗(yàn)方法相比，AMS探測(cè)反粒子的精度提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)，也就是1000倍。因此，它也許能“聽(tīng)”到喧囂的宇宙射線“大合唱”中最微妙的音節(jié)變化，而這個(gè)變化，或許就是暗物質(zhì)發(fā)生弱相互作用留下的痕跡。
丁肇中在幾天前于波士頓舉行的美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）會(huì)議上說(shuō)，從2011年至今，阿爾法磁譜儀已經(jīng)探測(cè)到了250億個(gè)粒子數(shù)據(jù)，其中包括80億個(gè)電子和其反物質(zhì)——正電子。這第一篇報(bào)告將詳細(xì)描述正負(fù)電子的比例，以及它們的能量。
如果這個(gè)報(bào)告能顯示出什么意外的正電子能量起伏，那就有可能認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)的蹤跡。不過(guò)，丁肇中還必須證明，那些奇怪的正電子，不是來(lái)自于某個(gè)常規(guī)星體的活動(dòng)。如果奇怪的電子來(lái)自同一個(gè)方向，那么它也許是某顆脈沖星“射出的子彈”，但如果來(lái)自四面八方，那就很具有說(shuō)服力了。因?yàn)榘滴镔|(zhì)被認(rèn)為廣泛分布在宇宙中。
目前，外界無(wú)法知道這篇待發(fā)表論文的細(xì)節(jié)。陸埮說(shuō)，暗物質(zhì)即使能發(fā)生弱相互作用，發(fā)生的頻次也是很低的。這意味著，在AMS搜集到的海量數(shù)據(jù)中，有價(jià)值的也許是很小一部分。
本報(bào)記者 張懿
暗物質(zhì)：目前仍存在于理論中
暗物質(zhì)這個(gè)一直存在于理論中的粒子已經(jīng)被“發(fā)現(xiàn)”80年，但科學(xué)家始終苦于找不到足夠的證據(jù)證明它的存在。相對(duì)于實(shí)驗(yàn)物理，理論物理太超前了，暗物質(zhì)的存在如果真能夠被實(shí)驗(yàn)證明，那么人類對(duì)宇宙演化歷史以及粒子物理的認(rèn)識(shí)，就會(huì)更加深入。
據(jù)介紹，宇宙中的物質(zhì)只有4%被人類所認(rèn)識(shí)，并且能夠描述，另有23%左右的物質(zhì)是暗物質(zhì)?！鞍滴镔|(zhì)的發(fā)現(xiàn)將使我們認(rèn)識(shí)宇宙中另外23%的組成成分，而不是僅僅能夠描述4%的宇宙構(gòu)成成分。而且暗物質(zhì)這個(gè)一直‘存在于理論中’的物質(zhì)如果真的被發(fā)現(xiàn)了，那么人類對(duì)粒子物理的認(rèn)識(shí)會(huì)有更深入的理解，對(duì)于宇宙結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生會(huì)很清楚，恒星和星系團(tuán)的形成之謎也會(huì)揭開(kāi)，我們將可以對(duì)宇宙演化和歷史有一個(gè)確切的描述?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)物理系天體物理學(xué)家王斌告訴記者。
宇宙演化歷史的標(biāo)記物
暗物質(zhì)存在的推斷，最初來(lái)源于科學(xué)家們對(duì)恒星和星系速度的觀測(cè)。20世紀(jì)30年代，瑞士天文學(xué)家弗里茲·茨威基研究了距離我們約兩億光年的COMA星系團(tuán)，通過(guò)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出了星系團(tuán)的總質(zhì)量。他發(fā)表了一個(gè)驚人結(jié)果：在星系團(tuán)中，看得見(jiàn)的星系只占總質(zhì)量的1/300以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見(jiàn)的，只能通過(guò)引力“感覺(jué)”到它們的存在。
而且科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，銀河系中所有的星系都圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)。按照萬(wàn)有引力規(guī)律，越是銀河系邊緣的星系，繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的速度就應(yīng)該越慢，但科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)，離銀河系中心比較遠(yuǎn)的星星旋轉(zhuǎn)速度基本一樣。但是這些星系并沒(méi)有因?yàn)殡x心力的作用，而逸出銀河系分崩離析，銀河系也并沒(méi)有因此而變成一個(gè)混沌的粒子團(tuán)?！斑@就意味著宇宙中也許有一種我們所看不見(jiàn)的物質(zhì)，這一物質(zhì)使各種可見(jiàn)的粒子有機(jī)會(huì)凝聚在一起，形成了物質(zhì)和星系，并且使整個(gè)銀河系的星系都牢牢地凝聚在銀河系中，圍繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)物理系教授季向東在接受記者采訪時(shí)這樣說(shuō)。
天體物理學(xué)家將這種理論中的物質(zhì)稱為暗物質(zhì)，暗物質(zhì)并不與電磁力產(chǎn)生作用，也無(wú)法通過(guò)電磁波的觀測(cè)進(jìn)行研究。我們看不見(jiàn)它們，但它們確實(shí)在星系間起著作用。目前的理論估計(jì)，宇宙的73%為暗能量，23%為暗物質(zhì)，而只有4%是我們已知的物質(zhì)。暗物質(zhì)的存在可以完善大爆炸理論，對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)的演化和機(jī)構(gòu)形成也非常關(guān)鍵。
暗物質(zhì)的三種探測(cè)方式
暗物質(zhì)除了對(duì)整個(gè)宇宙的發(fā)展產(chǎn)生影響外，它在銀河系范圍內(nèi)起著舉足輕重的作用。根據(jù)物理學(xué)的基本規(guī)律，一切物質(zhì)之間都有引力相互作用，同樣暗物質(zhì)也是如此。
理論上，弱相互作用大質(zhì)量粒子（即WIMP）的碰撞和湮滅會(huì)產(chǎn)生大量電子和正電子。通過(guò)測(cè)定二者的比例，以及在能量譜上的行為變化，可能找到暗物質(zhì)。如果實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到在某能量處存在大量正電子，這可能暗示著檢測(cè)到了暗物質(zhì)，因?yàn)殡娮釉谟钪嬷袩o(wú)處不在，而已知的天體物理學(xué)過(guò)程很少會(huì)產(chǎn)生正電子。芝加哥大學(xué)卡弗里宇宙學(xué)研究所的邁克爾·特納教授說(shuō)：“在對(duì)正電子和電子的觀測(cè)中，如果發(fā)現(xiàn)二者比例突然上升然后急劇下降，那就是星系中暗物質(zhì)湮滅的關(guān)鍵標(biāo)志。在能量體系中也要考慮，是否具有各向異性？正電子是從固定的某個(gè)方向還是從所有方向出現(xiàn)？”
而目前世界上科學(xué)家們往往采用三種方式探測(cè)暗物質(zhì)。價(jià)值20億美元的阿爾法磁譜儀是于2011年5月由美國(guó)奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)送往國(guó)際空間站，用于探測(cè)宇宙射線和高能粒子的儀器。據(jù)物理學(xué)界的專家稱，目前世界上主要用三種方式探測(cè)暗物質(zhì)，一種是空間觀測(cè)，丁肇中教授在國(guó)際空間站的阿爾法磁譜儀就是空間觀測(cè)，還有通過(guò)發(fā)射衛(wèi)星觀測(cè)；二是地下實(shí)驗(yàn)室探測(cè)，使用各種晶體或者液氙作為探測(cè)器來(lái)探測(cè)暗物質(zhì)；三是歐洲原子能機(jī)構(gòu)的大強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)通過(guò)對(duì)粒子加速后來(lái)尋找暗物質(zhì)。
本報(bào)記者 姜澎
據(jù)介紹，宇宙中的物質(zhì)只有4%被人類所認(rèn)識(shí)，并且能夠描述，另有23%左右的物質(zhì)是暗物質(zhì)?！鞍滴镔|(zhì)的發(fā)現(xiàn)將使我們認(rèn)識(shí)宇宙中另外23%的組成成分，而不是僅僅能夠描述4%的宇宙構(gòu)成成分。而且暗物質(zhì)這個(gè)一直‘存在于理論中’的物質(zhì)如果真的被發(fā)現(xiàn)了，那么人類對(duì)粒子物理的認(rèn)識(shí)會(huì)有更深入的理解，對(duì)于宇宙結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生會(huì)很清楚，恒星和星系團(tuán)的形成之謎也會(huì)揭開(kāi)，我們將可以對(duì)宇宙演化和歷史有一個(gè)確切的描述?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)物理系天體物理學(xué)家王斌告訴記者。
宇宙演化歷史的標(biāo)記物
暗物質(zhì)存在的推斷，最初來(lái)源于科學(xué)家們對(duì)恒星和星系速度的觀測(cè)。20世紀(jì)30年代，瑞士天文學(xué)家弗里茲·茨威基研究了距離我們約兩億光年的COMA星系團(tuán)，通過(guò)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出了星系團(tuán)的總質(zhì)量。他發(fā)表了一個(gè)驚人結(jié)果：在星系團(tuán)中，看得見(jiàn)的星系只占總質(zhì)量的1/300以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見(jiàn)的，只能通過(guò)引力“感覺(jué)”到它們的存在。
而且科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，銀河系中所有的星系都圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)。按照萬(wàn)有引力規(guī)律，越是銀河系邊緣的星系，繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的速度就應(yīng)該越慢，但科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)，離銀河系中心比較遠(yuǎn)的星星旋轉(zhuǎn)速度基本一樣。但是這些星系并沒(méi)有因?yàn)殡x心力的作用，而逸出銀河系分崩離析，銀河系也并沒(méi)有因此而變成一個(gè)混沌的粒子團(tuán)?！斑@就意味著宇宙中也許有一種我們所看不見(jiàn)的物質(zhì)，這一物質(zhì)使各種可見(jiàn)的粒子有機(jī)會(huì)凝聚在一起，形成了物質(zhì)和星系，并且使整個(gè)銀河系的星系都牢牢地凝聚在銀河系中，圍繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)物理系教授季向東在接受記者采訪時(shí)這樣說(shuō)。
天體物理學(xué)家將這種理論中的物質(zhì)稱為暗物質(zhì)，暗物質(zhì)并不與電磁力產(chǎn)生作用，也無(wú)法通過(guò)電磁波的觀測(cè)進(jìn)行研究。我們看不見(jiàn)它們，但它們確實(shí)在星系間起著作用。目前的理論估計(jì)，宇宙的73%為暗能量，23%為暗物質(zhì)，而只有4%是我們已知的物質(zhì)。暗物質(zhì)的存在可以完善大爆炸理論，對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)的演化和機(jī)構(gòu)形成也非常關(guān)鍵。
暗物質(zhì)的三種探測(cè)方式
暗物質(zhì)除了對(duì)整個(gè)宇宙的發(fā)展產(chǎn)生影響外，它在銀河系范圍內(nèi)起著舉足輕重的作用。根據(jù)物理學(xué)的基本規(guī)律，一切物質(zhì)之間都有引力相互作用，同樣暗物質(zhì)也是如此。
理論上，弱相互作用大質(zhì)量粒子（即WIMP）的碰撞和湮滅會(huì)產(chǎn)生大量電子和正電子。通過(guò)測(cè)定二者的比例，以及在能量譜上的行為變化，可能找到暗物質(zhì)。如果實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到在某能量處存在大量正電子，這可能暗示著檢測(cè)到了暗物質(zhì)，因?yàn)殡娮釉谟钪嬷袩o(wú)處不在，而已知的天體物理學(xué)過(guò)程很少會(huì)產(chǎn)生正電子。芝加哥大學(xué)卡弗里宇宙學(xué)研究所的邁克爾·特納教授說(shuō)：“在對(duì)正電子和電子的觀測(cè)中，如果發(fā)現(xiàn)二者比例突然上升然后急劇下降，那就是星系中暗物質(zhì)湮滅的關(guān)鍵標(biāo)志。在能量體系中也要考慮，是否具有各向異性？正電子是從固定的某個(gè)方向還是從所有方向出現(xiàn)？”
而目前世界上科學(xué)家們往往采用三種方式探測(cè)暗物質(zhì)。價(jià)值20億美元的阿爾法磁譜儀是于2011年5月由美國(guó)奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)送往國(guó)際空間站，用于探測(cè)宇宙射線和高能粒子的儀器。據(jù)物理學(xué)界的專家稱，目前世界上主要用三種方式探測(cè)暗物質(zhì)，一種是空間觀測(cè)，丁肇中教授在國(guó)際空間站的阿爾法磁譜儀就是空間觀測(cè)，還有通過(guò)發(fā)射衛(wèi)星觀測(cè)；二是地下實(shí)驗(yàn)室探測(cè)，使用各種晶體或者液氙作為探測(cè)器來(lái)探測(cè)暗物質(zhì)；三是歐洲原子能機(jī)構(gòu)的大強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)通過(guò)對(duì)粒子加速后來(lái)尋找暗物質(zhì)。
本報(bào)記者 姜澎
