全球報道:宇宙幽靈——暗物質

“藍天看起來那么高，云朵那么白，微風陣陣，太舒服啦！”心心躺在野餐墊上望著天空感慨道。

(資料圖片)

“你們知道為什么我們能夠看到藍天、白云嗎？”媽媽一邊擺著食物一邊問道。

“眼睛呀！”心心覺得媽媽的問題很簡單。

“是因為有光。”開開說道，“烏漆嘛黑的話，有眼睛也沒用呀！”

“是的，我們能夠看到的東西或物質，要么本身能夠發光，比如太陽，要么可以被光照亮，比如水杯。這些光進入眼睛產生電磁作用，于是我們就能看到它們了。”媽媽點頭說道，“不過在浩瀚宇宙中卻存在看不見的物質，這種物質不發光，也不吸收或散射光，更不參與電磁作用，不僅肉眼看不到，也無法使用任何光學或電磁波觀測設備觀測到。科學家稱這種物質叫暗物質。”

“看不到，怎么知道存在？”心心好奇道。

“科學家按照引力理論得出星系中心附近天體運行速度應該快于遠的天體，但在觀測中卻發現距離星系中心遠的天體運動速度并不慢；再比如太陽系的實際運行速度比萬有引力定律計算出來的速度快，這些現象代表有種觀測不到的物質在給天體提供額外的力，使得天體受到的力更大，運動得更快。”媽媽解釋道，“此外，科學家還發現星系的總質量遠大于星系中可見星體的質量總和，所以星系里存在看不見的物質，這就是暗物質。就目前研究，宇宙由4.9%的普通物質、26.8%的暗物質和68.3%的暗能量組成。也就是說整個宇宙中我們能看到的只有不到5%。”

“占比那么高的暗能量又是什么？”開開驚訝道。

“根據宇宙大爆炸理論，宇宙一直在膨脹。起初科學家認為引力會使膨脹放緩，然而宇宙不僅沒減速，還在加速膨脹。也就是說有一種東西提供了與引力相反的斥力，這便是暗能量。”媽媽回答道。

“怎么感覺暗物質和暗能量才是宇宙的主宰！”心心吃驚地說道。

媽媽點頭道：“是的，暗物質、暗能量是物理學領域以及天文學領域未來最重要的研究領域。但是暗物質就像一個宇宙幽靈，迄今為止沒人知道暗物質長什么樣，也沒有明確證明這就是暗物質。”

“看不見怎么找？”開開一籌莫展地攤攤手。

“為了捕獲這個宇宙幽靈，科學家用了各種招數。”媽媽繼續介紹道，“第一種是利用大型電子對撞機模擬宇宙大爆炸，看看能否在實驗室中產生暗物質。第二種是進入地下世界尋找暗物質。這是因為暗物質具有出奇強的穿透性，可以輕松地從地球一端跑到另一端。實驗室建在巖石下方深處，通過巖石屏蔽宇宙射線等太空中的其他干擾，只有暗物質可以穿過，最終被高靈敏度探測器發現。目前世界上巖石覆蓋最深的實驗室是中國四川雅礱江邊的錦屏地下實驗室。最后一種是在太空中間接探測。理論物理學家認為如果暗物質粒子相互碰撞并湮滅，將可能轉換為高能電子。通過暗物質衛星的精確探測，利用高能電子能譜、空間分布來尋找暗物質粒子存在的證據。比如中國發射的暗物質粒子探測衛星‘悟空’。”

“哈哈，太空的美猴王有沒有火眼金睛？”開開大笑道。

“有呀！‘悟空’的火眼金睛是一臺宇宙射線望遠鏡，持續不斷地記錄著宇宙中的高能粒子，將大量數據傳回地球，供科學家尋找暗物質粒子湮滅的關鍵證據。”

“看來什么都沒找到吧！”心心嘆氣道。

“雖然現階段還沒有找到暗物質，但‘悟空’衛星獲得了世界上最精確的高能電子宇宙線能譜，為宇宙研究提供眾多有價值的資料。目前，太空中的‘美猴王’依舊忙碌地奔跑著，中國新一代暗物質粒子探測衛星項目——甚大面積伽馬射線空間望遠鏡（VLAST）也在積極推進中。或許多年后科學家會宣布我們找到了暗物質。”

【知識卡】宇宙幽靈——暗物質

我們之所以能夠看到這世界上的東西，是因為物體或物質自身發光或能被光照亮，這些光進入眼睛并產生電磁作用的結果。而宇宙中存在著一種物質，不發光，也不吸收或散射光，不參與電磁作用，不僅肉眼看不見，也無法被光學或電磁波觀測設備觀測到，這便是暗物質。就目前研究表明，宇宙由4.9%的普通物質、26.8%的暗物質和68.3%的暗能量組成。整個宇宙中我們能看到的普通物質只有不到5%。

科學家目前采用三種方法試圖尋找暗物質。第一種是利用大型電子對撞機模擬宇宙大爆炸，看看能否在實驗室中產生暗物質。第二種是利用暗物質的穿透性將實驗室建巖石下方深處，等待暗物質穿過巖石被高靈敏度探測器發現。第三種是依據暗物質粒子相互碰撞可能轉化為高能電子的理論，進入太空進行間接探測。

標簽： 暗物質粒子 高能電子 能夠看到 火眼金睛