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科学家称地球上可能存在暗物质
作者:暖阳 文章来源:转载 点击数:76 更新时间:2011-12-20 5:52:37

难以捉摸的暗物质即将被发现?

 

  科学家们正在热切的追逐着自然界中最难以捉摸的物质——神秘的暗物质,一般认为它构成了宇宙的大部分组成。许多科学家甚至认为暗物质就藏在我们的鼻子底下,地球上就有暗物质存在。
  
  由于与生俱来的“黑暗”特性,使得暗物质非常难以被发现。实际上,连科学家们都不知道暗物质究竟是什么。暗物质既不发射也不吸收光线,因此即便是最强大的天文望远镜也无法直接探测到它。上世纪70年代,基于大尺度引力效应的观察,如星系与星系之间的引力作用,科学界提出了暗物质存在的可能性,因为光是普通物质的存在无法解释如此之大的引力规模。
  
  科学家们推理说,暗物质一般不与大多数其他物质作用,他们认为暗物质会直接穿过地球、房屋甚至是人的身体,并不会被原子所弹开。
  
  一些科学家寄希望于地下的搜索,当大量的暗物质粒子通过时,在极少数的情况下,会有一些微粒被正常的粒子弹开,通过捕捉正常粒子的波动就可以抓住微量暗物质的踪迹。
  
  “暗物质涌动着穿过我们,偶尔会与普通物质发生一次相互作用,”明尼苏达大学的安吉拉·莱瑟特(AngelaReisseter)说,她是一个被称为低温暗物质搜索(CDMS)研究计划的成员。本月美国物理学会将在华盛顿召开一次会议,届时安吉拉将会在大会上发言。
  
  究竟有没有探测到暗物质?
  
  在最新一期的《科学快讯》杂志上,莱瑟特和她的同事报道发现了跟暗物质有关的两个可能事件,这表明暗物质可能与他们的探测器发生了碰撞,但目前还不能下定论。“起先我们得到的实验结果一直是非也非也,”莱瑟特说,“终于这一次有了点可能的发现,整个事情就是这样的。”
  
  低温暗物质搜索项目所用的探测器被埋在明尼苏达深达766码(700米)的地下,周围的岩石、塑料、铅、铜和其他物质是被用来阻止除了暗物质之外的正常微粒到达探测器,这样可能与暗物质相混淆的宇宙射线和其他粒子就被排除在外了。探测器本身不大,跟冰球相仿,主要由锗元素和硅元素构成,如果锗原子或硅原子的一个原子核被暗物质粒子碰到,它就会反弹并给探测器发出一个信号。
  
  但研究者们还是不能绝对确信他们所测到的两个信号跟暗物质有关,因为有可能是背景的其他粒子干扰所致。研究人员说,要确信是暗物质,两个信号还是太少了,因为经过计算得知其中的一个信号事件来自于背景噪声。“如果只有一个信号,我们会说‘这只是背景噪声罢了’;但如果有三个的话,情况就不一样了,你应该会觉得‘没错,这就是信号’,”莱瑟特说,“是背景噪声还是暗物质信号,我们说不准。”
  
  CDMS研究小组打算将他们的探测器升级到更为灵敏的水平,以期待发现更为实质性的暗物质信号。
  
  继续寻找暗物质
  
  另外一个试图在地球上找到暗物质的办法是依靠高能粒子加速器,它可以将亚原子微粒加速到光速,再相互进行碰撞,这种极高的碰撞能量会产生异常粒子,包括暗物质。但是即便用上越来越强大的高能核子加速器,目前依然没有发现任何暗物质存在的迹象。“你不禁会问为什么会这样?”马里兰大学的萨拉·恩诺(SarahEno)说,“为什么占据了宇宙大部分质量的粒子在我们的加速器中就是看不到呢?”
  
  原因之一可能是因为我们的加速器还不够强大,科学家不知道暗物质粒子有多大,要想在实验室中创造出它们可能需要极其高的能量,能量不够的话在任何加速器中都不可能发现暗物质的。“我们的确不知道暗物质粒子是不是跟普通粒子一样,我们能在实验中产生并探测到,”恩诺说。
  
  现在最大的希望寄托在一台新的粒子加速器上,位于瑞士日内瓦的大型强子对撞器(LHC)是有史以来建造的最大的加速器。目前LHC已经重开,但还没有处于全速运转中,等到它全部开动起来,暗物质最终是否得以现身,大家都在拭目以待。“现在我们拥有了全新的加速器,并且有足够大的能量去产生暗物质粒子,我们会在粒子碰撞中发现它们的踪迹,”恩诺说,她现在是LHC紧凑型μ子螺旋型磁谱仪(CMS)实验小组的成员之一。

 


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