前文说到科学家发现了暗物质这种东西，那暗物质究竟是些啥呢？他们也回答不出来，这就需要量子科学家站出来回答了。这些量子科学家就想，这宇宙里好像也就4种基本力，比如说强相互作用，这种力用来控制原子核内部结构。弱相互作用就是它没事就会弄点什么β衰变之类的事，还有氢的核融合也是弱相互作用。还有就是我们都特别熟悉的电磁力，比如说常见的电磁波光波之类的，我们看到的很多东西都是电磁力来实现的。最后一个就是引力了。这个暗物质对电磁力无感，它们之间不会发生作用，因此要想靠什么光波啊无线电波啊去检测暗物质那是根本不可能的。但是暗物质的弱相互作用应该是存在的，假如说存在弱相互作用，那它就会出现衰变之类的，那衰变出来的粒子我们能不能检测到呢？即便不能检测，那也应该是可以进行模拟计算的。这时候量子科学家就开始大显身手，他们讨论暗物质那比天文学家热闹多了，毕竟天文学家只会拿个望远镜看，而理论物理学家是可以进行计算的，还可以到大型强子对撞机里去撞一撞，那是他们最得意的工具了。到了这帮量子科学家那，暗物质又被分成了三类，分为冷暗物质、热暗物质和不冷不热的温暗物质。这帮科学家就一个个拿到大型电子计算机里去做模拟计算，看看模拟计算出来的结果是不是跟天文观测数据对的上号。那么先把谁放进去算？那就是所谓的弱相互作用大质量粒子，简称叫WIMP，它是具有质量的，因此会产生引力，也可以感受到别人给的引力，但它们就是不和光发生相互作用，因此就死活没办法被人看到。根据大爆炸的宇宙学模型计算，大爆炸初期创造出来的WIMP数量和我们现在这个宇宙观测到的暗物质密度恰好吻合。这就太爽了，这就被称之为WIMP奇迹，人们也都相信暗物质就是这东西。那这东西能不能被探测到呢？如果可以被探测到岂不是更爽？其实直接探测暗物质的工作已经进行好多年了，这些实验都是在地下实验，都是选择在地下造个实验室，为的就是屏蔽宇宙射线和地表那些辐射。科学家为了探测暗物质，不得不常年蹲在坑里搞观测，在意大利的格兰萨索山实验室很早就看是研究如何探测暗物质了，从1996年就开始接收数据，搞了不知道多少年都没啥有说服力的数据。
这意大利人不行吧就换我们中国人登场，这次是真的中国人哦，在四川的锦屏山电站隧道里就造了世界上最干净的暗物质探测实验室。那为什么说它干净？因为它头顶上有2400米的大山，如此厚的山体屏蔽了宇宙射线的干扰，在当年也是世界上岩石覆盖最深的地下试验室，那跟它比，意大利的那个实验室简直就像在后院里挖了个坑一样，太浅了。在山下，量子科学家最头疼的宇宙射线强度就被大幅度降低，辐射强度仅为格兰萨索山实验室的200分之1，这就为实验铸造了一个非常干净的环境。四川那边都是崇山峻岭，旁边就是青藏高原了，在那高山有的是。地下试验室是很多量子物理和天体物理等等领域的重要研究地，比如说中微子啊暗物质啊都得靠这种地下实验室，这种实验室不但需要尖端技术，还需要特别强大的资金投入，大型实验室都得投入不少钱，那没强大的国力根本支撑不了，根本玩不转。
锦屏山暗物质实验室
用地下试验室探测暗物质的方法有两个，第一个是把晶体放到极限低温环境中探测，比如说温度低于100毫开尔文的环境，那么暗物质粒子击中晶体中一个原子核的时候，就会被探测到了，被撞了一下之后会产生一点微小的热量，最常见选用的晶体就是晶体锗。第二种办法就是用惰性液体，这暗物质粒子跟惰性液体中的原子撞到之后会发生反应从而产生一个光子，这个光子是可以被探测到的。常用的这种液体就有氙和氩这两种元素，氙在平时是气体，在零下一百摄氏度的时候就会变成无色透明的液体，这些原子就会形成一片稠密的森林。如果运气足够好的话，宇宙中一个暗物质粒子飞过来就会跟探测里某个氙原子碰到，氙原子被撞到就会发光，这就像森林里某只兔子撞到一棵树上，这树就会晃动，那这个晃动就会被探测器检测到，捕捉到数据之后就会送到后方计算机里去做研究分析了。但是这么多年守株待兔，也没发现有暗物质存在这种痕迹。全世界很多国家都在建造这种实验室，看看能不能检测到被暗物质粒子撞的那一下闪光。锦屏山实验室就想办法把实验灵敏度再提高20倍，看能否发现暗物质的踪迹，毕竟这是一种守株待兔的方法，然而到目前为止，这些辛苦蹲坑的科学家都没发现他们想要的东西，看来蹲守的方法很难发现暗物质粒子。那换个思路能不能发现这个WIMP粒子的踪迹呢？就是说我不看你WIMP的本尊，我看你的影子行不行？这种也是有办法的，那就是去探测正电子。
两个WIMP粒子碰撞的时候会产生正电子，这很有可能WIMP的粒子的反粒子就是它自己本身，那么这两个粒子碰到一起就会扔出正电子会扔出光子。在我们宇宙中正电子数量是非常少的，因为它本身就是一种反物质，当然了，旋转的中子星也会扔出正电子。太空里最有名的实验就是意大利的帕梅拉探测器，这个探测器在2008年的时候就捕捉到了正电子，同样在2011年美国的费米伽马射线太空望远镜就在更高的能层探测到了多余的正电子。我们知道啊，宇宙射线里就含有正电子，我们通过计算就可以知道宇宙射线里大概有多少正电子，如果说卫星观测到的正电子数比我们计算出来的值要多，那就说明一定存在多余的正电子来源。多余的正电子来源不外乎两种，一种就是从旋转的中子星里扔出来的，另一种就是暗物质的泯灭。不过这个帕梅拉探测器和费米伽马射线望远镜的观测都不是特别精确，就没办法分辨出这些正电子到底是从哪来的，接下来就得要有这种新一代的实验设备去测。现在在国际空间站上装了一台阿尔法磁谱仪，这已经是第二代阿尔法磁谱仪了，所以叫AMS02，第一代的磁谱仪是在发现号航天飞机上搭载的。
AMS02
搞这个二代磁谱仪项目领头的人就是大名鼎鼎的诺贝尔奖获得者，华人物理学家丁肇中，他还称赞过国产的高强度磁铁非常棒，用在磁谱仪上非常好。那肯定啊，稀土资源是掌握在自己手里的，高强度磁铁没稀土那就玩不转的。经过一年时间的观测，AMS02一共收集了680万个电子和正电子。它收集的能量谱也很宽，从5亿电子伏特到3500亿电子伏特都可以，这些都属于高能粒子了。这其中有40万个是正电子，这算是迄今为止最大的正电子样本了，是过去所有实验数据总和的100倍，所以可见这个AMS02还是很厉害的。可以说现在我们的确知道正电子是真超出了科学家的计算结果，那也就是说这些正电子一定来源于我们过去不知道的某些东西，有可能是中子星，有可能是超新星，也有可能是暗物质，人们还需要耐心等待这种卫星积累的更多数据，看能否捕捉到能量更高的正电子，只有耐心去等待了。
在AMS02的鼓舞下，其他暗物质实验也在加快步伐，比如说我国2015年发射首颗暗物质探测卫星，造价7亿人民币，听起来好像很贵但实际上比阿尔法磁谱仪便宜多了，毕竟这是人民币的价格，别人是按美元算，他们那花了20亿美元。这个暗物质粒子探测卫星能探测的粒子最大能量大概是AMS02的十倍，能量分辨率也更高，人们就能看的更清楚，比NASA的费米卫星精确度高了十倍，而且还能观测阿尔法磁谱仪1号和2号无法观测的光子，我们是越来越多参与到这种基础观测之上了。除了寻找和研究这种暗物质粒子，这个卫星还能研究什么宇宙射线啦伽马射线啦，这些都可以搞，可以大大推动我们科学技术水平的发展。当然了，这些肯定都要经济来支撑，有钱任性的日子过起来很爽的，没钱显然这些事就都搞不了，所以现在很大程度这些科学研究没办法，都是烧钱的事，要造更好的卫星，造更大的对撞机，造更大的望远镜，没钱根本不行。不过也别高兴太早了，玩探测器玩的爽是一回事，但这也按下葫芦起来瓢啊，这边数据对的上号了，另外一边可就错的离谱了。2012年美国加利福尼亚大学欧文分校的天文学家迈克尔就模拟了这种标准的冷暗物质对于矮椭球型星系形成过程的影响。这好像听上去很复杂啊，这种矮椭球星系就是环绕银河系运行的一个迷你的卫星星系，它很小，所以才叫矮星系。通过观察这种矮椭球星系内部恒星运动的方式，迈克尔就能准确推断出里面暗物质的含量，结果他就说他算出来这个结果好像不对劲，他通过模拟得到的矮椭球星系比真实宇宙中我们看到的质量更大，密度更高，说白了，假如在计算机里把数据都输进去，然后这个冷暗物质按这个模型去算，算出来得到的结果比观测的更稠密，密度更高。
矮星系NGC4449
那这个就对不上号了，这冷暗物质好像看起来不太行，那冷的不行就试试热的吧，就拿热暗物质进模型里算。这热暗物质更不容易成团，从而会形成那种更加松散的星系。到20世纪80年代，有人就开始怀疑暗物质是不是就是那个中微子，暗物质里的热暗物质模型就是以中微子为基础的。但后来发现这热暗物质和冷暗物质恰恰相反，中微子运动速度太快，根本就无法聚集形成那种紧密的结构，冷暗物质太稠，热暗物质太稀，那跟观测结果又对不上。那这怎么办呢？这还有第三个办法，那就是把热的冷的都相互参和一下。在几年前弗伦克让他的团队去寻找一个最佳解决方案，说白了就是中和一下之前的方案，就说这暗物质既不太热也不太冷，温度刚刚好，让他们吃惊的就是把这种不冷不热的暗物质拿到模型里去一算，假设它形成一个矮椭球星系会是什么样的结果呢？那跟我们观测到的矮椭球星系符合的非常好，所以这个温暗物质是不是就是我们需要的这种暗物质呢？当然了，麻烦又来了，温暗物质粒子主要的一个候选者叫做惰性中微子，惰性中微子比WIMP还孤僻，它只会产生引力，其他什么弱相互作用、强相互作用、电磁力它统统没反应，这东西就太难探测了。用大型强子对撞机可能会撞出这种惰性中微子，但它很难探测，只有等普通中微子自发转变为惰性中微子的那一刹那，本来我们好像还能看到一个中微子，突然我们就看不到它了，这样我们才能知道，哦，这里好像有这么个事，这就太麻烦了。而且假如这种温暗物质才是我们需要的暗物质那就麻烦了，之前那些实验就全弄错了，花了那么多时间精力金钱在这里面就全打水漂了。特别是我们找WIMP，我们找到了啥，整天蹲点去看闪光，就比如我们锦屏山那个实验，还有天上那些卫星也是为了找这玩意儿，那岂不是花了大把冤枉钱？卫星啊国际空间站啊都不便宜，蹲点等也等了这么多年，何况整天蹲点的那些人生活太苦了，这力气都白花了。
英国爱丁堡大学的豪尔赫和他的同事也一直在探测近距离的矮椭球星系，也在看星系里暗物质是如何分布的。他就发现好像暗物质在星系里的分布是平均的，这就麻烦了，他说这种恒定不变的密度我们事先根本就没料到，拿任何一种暗物质，不管是热的还是冷的还是温的放到计算机里去算，算出来的结果都不是这种均匀分布的，都是越靠近中心密度越高，越靠外侧密度越低。但我们实际观测的矮椭球星系是均匀的，这就太匪夷所思了，这就已经让人想不通了，然而还有更复杂的。如果普通物质和暗物质搅和到一块，那起的作用就更复杂了。所以至今各种消息都有，我们接二连三就会听到这种消息，什么我们发现暗物质啦，我们离发现暗物质只有一步之遥啦，我们已经摸到了暗物质的边缘啦之类的，反正消息很多但没一个是已经板上钉钉确认的，这一直都没有，所以说暗物质虽然搞了这么多年然而到现在还是一个谜。
说了这么多暗物质，我们再说说另外一个神仙。在1997年的时候，我们国内都在庆祝香港回归，这时候天文学家就发现了一个不可思议的事。这事还要从宇宙的量天尺开始说起，宇宙里测量天体的距离是一个非常常见的问题，哈勃就是靠观测造父变星测算出了仙女座大星系离我们的距离。他测算出距离之后我们就知道这仙女座大星系绝对不在我们银河系里，它跟我们银河系一样是一个巨大的星系，从而我们就知道在银河之外还有其他大星系的存在。哈勃在此基础上进一步观测，他又发现了那些遥远的星系都在远离我们，离我们越远跑的越快，离我们越近跑的越慢。这个发现直接毁了爱因斯坦三观，因为这爱因斯坦认为宇宙是稳定的嘛，但这结果摆在眼前他不得不认错，爱因斯坦是悔的肠子都青了，他就认为他在公式里加入宇宙学常数是最大的一个错误，这些我们前文都说过了，他把宇宙学常数这个潘多拉魔盒打开就关不上了，宇宙学常数就是不是跳出来。
造父变星
在研究更遥远的天体时就碰到了麻烦，这些遥远的星系人们是不可能从里面发现造父变星的，因为它太小了，根本就看不清。仙女座离我们非常近，我们可以看到这个星系里一颗一颗的星星，这些都能分的开，但是放到遥远的星系那就是一个模糊的小点，根本看不清里面有什么造父变星，光都混到一块去了。哈勃这个办法就不管用了，那就必须找到另一个办法来测量遥远的星系离我们有多远。那有没有这种办法呢？肯定有的，这把量天尺竟然是宇宙中一个非常不光彩的小偷。欲知后事如何，请看下回分解。
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