暗物質(zhì)將為現(xiàn)代科學帶來光明

卓然

有一種神秘的物質(zhì)，它就像幽靈一樣彌漫在我們每個人周圍，它可以輕易穿過每個人的身體而又不被人察覺，它就是人類至今無法看清和不能摸到的暗物質(zhì)。宇宙中的暗物質(zhì)總質(zhì)量接近普通物質(zhì)的6倍。此外，還有暗能量，它們彼此之間巨大引力作用造就相對平衡的宇宙與有條不紊運行的星系。太陽、地球和月亮作為獨立的天體，為什么能安靜地懸浮在太空中，其中就有暗物質(zhì)釋放的超級能量的支撐。

那么，暗物質(zhì)究竟從哪里來，探索它又有什么意義呢？

確認暗物質(zhì)的存在

20世紀30年代，瑞士天文學家研究發(fā)現(xiàn)：在星系團中，能看得見的星系占總質(zhì)量的1/300以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見的。這一結(jié)論意味著星系團中有某種神秘物質(zhì)被人們忽略了。

眾所周知，一般情況下，憑借肉眼或借助工具就能看到普通物質(zhì)，即使它們藏身于最黑暗的角落，只要有光照總能被發(fā)現(xiàn)，但暗物質(zhì)是個例外。暗物質(zhì)不發(fā)光，不發(fā)出電磁波，從來沒有被直接“看”到過。

雖然當時多數(shù)人并不認同上面瑞士天文學家關(guān)于暗物質(zhì)的觀點。可是，后來的宇宙觀測結(jié)果越來越驗證這一觀點的可信性。后來全世界科學家基本達成這樣的共識：雖然我們從來沒有直接看到宇宙中存在這種物質(zhì)，但我們發(fā)現(xiàn)了由于這種物質(zhì)的引力作用對于其他可見的物質(zhì)運動的影響，這是我們斷定宇宙中存在這種物質(zhì)的理由。

暗物質(zhì)從哪里來

暗物質(zhì)的物理組成究竟是什么，它又是怎么來的？科學家通常認為暗物質(zhì)是一種不發(fā)光、不發(fā)出電磁波、不參與電磁相互作用的全新粒子。根據(jù)引力效應(yīng)，天文學家估算，宇宙大約由27%的暗物質(zhì)、68%的暗能量和5%的普通物質(zhì)組成。這些看不見的“大多數(shù)”就像披上了隱身衣一樣，使得長期以來，在宇宙中占比最多的東西反而是人類最遲也是最難了解的，至今僅知道它們存在，還不清楚它們的性質(zhì)。這也是暗物質(zhì)讓人感覺如此神秘的原因。

至于暗物質(zhì)是如何產(chǎn)生的，科學家認為，和普通物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)應(yīng)該也來自宇宙大爆炸。在宇宙早期某一個時刻，宇宙溫度非常高，粒子能量非常強，它們劇烈碰撞，在這種相互作用下，包括暗物質(zhì)在內(nèi)的各種各樣的物質(zhì)由此產(chǎn)生。

暗物質(zhì)很神奇

為了解暗物質(zhì)這種存在于宇宙的隱身神秘“居民”，科學家做出了一些基于假設(shè)的理論模型，但物理學界渴望有實驗研究的結(jié)果，特別是直接探測的結(jié)果，對這些理論模型進行驗證。這也正是我們發(fā)射“悟空”上天探索的動因。

暗物質(zhì)難以探測，除了不發(fā)光外，還在于它的速度快，難以捕捉。科學家測算，暗物質(zhì)粒子每秒的運動速度達220千米，是56式半自動步槍子彈出膛速度的300倍。而且它們穿過人體時，不會留下任何痕跡，人完全沒有感覺。

暗物質(zhì)具有隱身性，就像作為能量存在紫外光，我們的肉眼是看不見的一樣。暗物質(zhì)粒子必須在相互作用時，我們才可能觀察到。遺憾的是，它們具體會以什么樣的形式相互作用，科學家還不知道。如果能夠測量到這種相互作用，人類就有望成功地探測到暗物質(zhì)。

揭開宇宙奧秘

有人不明白，對這種看不見摸不著的東西，有必要大費周章地進行探索研究嗎？科學家的回答當然是肯定的，原因很簡單，支撐人類文明進步的自然科學發(fā)展遇到了無法逾越的瓶頸。簡單地說，現(xiàn)代物理學取得了巨大的成就，絕大部分現(xiàn)象可以在粒子物理標準模型的框架中得到滿意的解釋。但暗物質(zhì)不適用，這讓物理學的天空懸著一朵“烏云”，而物理學卻是現(xiàn)代科學最重要的支撐。

上升至理論層次解釋，對暗物質(zhì)的研究是粒子物理和宇宙學的核心問題之一。尋找暗物質(zhì)粒子、研究暗能量的物理本質(zhì)，與探索宇宙起源及演化的奧秘是息息相關(guān)的，同時也是21世紀天文學和物理學發(fā)展的一個重要趨勢。

此外，了解暗物質(zhì)的性質(zhì)，對于我們理解宇宙中星系、星系團等如何在宇宙演化過程中形成，具有里程碑式的重要意義。

發(fā)射“悟空”暗物質(zhì)探測器，使中國科學家躍身世界自然科學研究的前沿，與其他國家的頂尖科學家一起探討交流，所以說這一定是載入中國科學發(fā)展史的一件大事。