一场持续了近百年,花费数百亿美元的大搜索到底在找什么?

对于天文学家来说,暗物质与恒星、行星一样,都是真实存在的物质。天文学家可以绘制暗物质分布图,把一个个星系视为由“发光”的普通物质点缀着的暗物质云团。借用暗物质,科学家还成功地解释了宇宙结构是如何形成和演化的。
然而,经过多年的搜索,人们至今仍然没能直接探测到暗物质。人们被笼罩在暗物质的云团中,却不知宇宙的暗面究竟为何物。
前不久,诺贝尔物理学奖获得者、美籍华人物理学家丁肇中在山东大学演讲时,再次为暗物质线索的发现给出了一个时间节点——2024年。他认为,届时关于暗物质的来源,“应该能有个决定性的结果出来”。
2024年也是国际空间站可能的退役时间,正在国际空间站上寻找暗物质和反物质的,是阿尔法磁谱仪。它也是首个安置在太空中的最强大、最灵敏的精密粒子探测装置。阿尔法磁谱仪项目由丁肇中主持,背后是个国际合作团队。实际上,加拿大、意大利、中国、日本、德国、美国等寻找暗物质的团队有很多,有的在天上,有的在地下,众里寻暗物质千百度,还不知它是否在灯火阑珊处。
那么,多国的科学精英都在竭尽全力寻找的这个暗物质到底是什么?能最终找到吗?我们所知道的物质——原子、恒星、星系、行星、树木、石头、我们自己等等,其实只占了已知宇宙的5%还要少,其余约25%是暗物质,剩余的70%是暗能量,后两者都是看不见的,而且不能发射或吸收电磁辐射,故而称其“暗”。这意味着我们所感受到的一切,都只是真实存在的一小部分。
从人类开始研究暗物质至今已有近百年时间,人类为何如此执着于探索这些看不见的东西呢?
因为暗物质涉及宇宙产生和演化的一些最基本问题,它被科学家比作“笼罩在21世纪物理学天空中的乌云”,是目前国际科研的最前沿领域之一。
与百年之前相对论和量子力学即将诞生时类似,现在人类对物质世界的认识又一次处在了十字路口。毫不夸张地说,找到并研究暗物质,将是继哥白尼日心说、牛顿万有引力定律、爱因斯坦相对论以及量子力学之后,人们认识宇宙的又一次重大飞跃。
有人可能认为,既然暗物质隐藏得这么深,我们又怎么确定它存在呢?
尽管暗物质不发射或吸收电磁辐射因而无法被天文设备直接观测到,但是它的引力效应却影响了其周围可见物质的运动轨迹,因而能够被间接探测到。