走进武汉科技馆宇宙展厅,里面有个展台叫作“暗物质与暗能量”,听起来很神秘,那么暗物质到底是什么?研究它有什么用?
“暗物质”被比作“笼罩在21世纪物理学天空中的乌云”,它由万有引力定律证实存在,却从未被直接观测到,只是间接地在暗物质与可见物质之间的相互作用中发现过它。科学家估算,宇宙中包含4.9%的普通物质,它们组成了包括地球在内的星系、恒星、行星等发光和反光物质,其余大约25.9%由暗物质构成,还有69.2%由未知的暗能量构成。
每秒钟都有无数暗物质穿透人体,但如何才能找到暗物质?由于暗物质既不发光,也不参与电磁作用,人们目前只能通过引力产生的效应感受到它的存在,但一直还没有确凿的证据说“这就是暗物质”。目前,世界上有很多科学团队在试图找到它。主要有“上天”“入地”和“人造”暗物质三种方法:
“入地”就是在很深的地下挖个大坑,在坑底放上精密仪器来探测暗物质。到地下去的目的是为了屏蔽空气中宇宙射线的影响。中国暗物质实验合作组在四川锦屏的世界最深地下实验室开展的暗物质探测就属于“入地”。
另一种是在加速器上探测。加速器上通过高温粒子碰撞模拟宇宙大爆炸,将暗物质粒子碰撞出来探测到它。目前最大的加速器也就是发现上帝粒子的LEP强子对撞机,但几年来没有取得什么进展。
还有一种方法是空间探测暗物质粒子。2015年12月,我国成功地将名为“悟空”的暗物质粒子探测卫星送入太空。去年底,悟空首批成果发表,发现宇宙空间中存在着“质量为1.4万亿电子伏左右的新物理粒子”。科学家推测,它可能就是人们长期以来寻找的暗物质,但目前一切还都只是理论上的猜想。
今年6月13日,中国暗物质实验合作组透露,利用一种国际首创的高纯锗探测系统,在一定范围内将暗物质直接探测灵敏度提高到目前国际最高水平。该合作组计划在四川锦屏地下实验室建设更大规模的探测器阵列系统,开展暗物质直接探测的研究。无疑,中国在暗物质研究方面走在了世界前列。
暗物质有什么用?目前还不得而知,但一旦证实,必定会与牛顿力学、爱因斯坦相对论一样,开启人类新的物理时代,是人们认识自然规律与宇宙的一大飞跃。也许再过100年,我们的后代日常生活都离不开暗物质突破后产生的新的理论和成果,届时人类的生活将会是怎样一副奇异的景象?
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(长江日报记者施政)
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