探测卫星“悟空”已收集了许多高能粒子的资料
天文学家Vera Rubiny在观测中发现了暗物质存在的证据
我国的锦屏地下实验室是目前世界上最“深埋”的一个暗物质实验室
记者 易芝娜
《经济学人》作者Andre Geim说，“从基础科学发现到消费产品的环节链是漫长、隐晦并且缓慢的，然而基础科学研究一旦被破坏，整个环节链都将崩溃。”寻找并证实暗物质存在的研究正是一门基础科学。今年暑假，一部球幕大片《宇宙魅影：搜寻暗物质》在广东科学中心的球幕影院上映。影片带领我们畅想了暗物质的存在，并展示了全世界几大重点实验室对暗物质的探索进展。
尽管我们越来越相信暗物质是真实存在的，甚至可能是以95%的比例相对于普通物质（即可见物质）而存在着。但是，上海交通大学物理与天文学院特别研究员韩柯博士告诉我们，人类至今为止仍未能发现并证实暗物质。之前所发现的疑似暗物质的希格斯微子、中性微子等均被认为只是物理学范畴的一种普通粒子。
“暗物质”无处不在
——每一秒都在悄无声息地穿过我们的身体
这部《宇宙魅影：搜寻暗物质》可以更明了地帮助我们去理解人类对暗物质的探索，其内容包括对星际大爆炸产生暗物质的推测，以及人类在地球地表下和外太空搭建实验室收集暗物质存在证据的实践等。
目前许多科学专家都认为，宇宙不仅仅是由数十亿个星系构成，同时还存在大量叫做暗物质的无形物质。这种奇特物质被认为是一种新类型亚原子微粒，它不会通过电磁进行交互作用，也不会产生较强或者较弱的核力。同时，暗物质质量被认为是宇宙普遍存在原子质量的5倍。韩柯博士将其中一种可能存在的尚未有中文译名的Wimp暗物质称为“胖骄子”，就是因为它是一种“又傲骄（难以被发现）、质量又超大的粒子”。
影片中指出，1933年，天文学家Ftitz Zwicky尝试使用测量亮度与星系公转速度这两种方法来确定“后发座星系团”的质量，他发现已测的质量不足以将星系结合在星系团之中，于是认为在星系团内，应当存在着不可见的物质来支撑各种星系，他把这种物质命名为“暗物质”。40年后，另一位天文学家Vera Rubin研究恒星的公转速度时发现，星系内部的恒星公转速度理应比外部恒星要快，但观测却发现它们公转速度几乎相同，她由此认为，空间中应当存在一种奇特的、不可见的物质绵延至星系的边沿乃至更外部的地方——她认为这就是暗物质存在的证据。
这部影片的制片人迈克尔·巴奈特目前就职于美国劳伦斯伯克利国家实验室，是大型强子对撞机（LHC）粒子数据组负责人，也曾是ATLAS试验——超环面仪器试验是欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞器(LHC)所配备的七大实验侦测器之一的教育协调人。他表示，暗物质或许才是宇宙“真正主宰”，它们无处不在，我们或许并不能看见或感觉到暗物质粒子的存在，但数以百万计的暗物质却在每一分钟、每一秒里，都在悄无声息地穿过我们的身体。
如何发现“暗物质” ——地下实验室与空间探测卫星
目前我们尝试发现暗物质的方式有两种：尝试主动生成暗物质粒子或尝试对穿过我们周围空间的暗物质粒子进行探测。人们探究暗物质粒子的方法则主要是深地直接探测、空间间接探测及对撞机产生。
你可能想象不到，在瑞士日内瓦的地底下100米深的地方，有一个CERN实验室，物理学家们正在尝试用大型强子对撞机产生暗物质粒子。在这个周长达27公里的实验室里，质子正沿相反方向环形运动，并在实验区域内发生对撞。包括中国在内的38个国家、174所大学与实验室的3000名科学家们都加入了这个被称为ATLAS的实验，研究在这种极高能量的质子对撞过程中所产生的各种粒子。
在我国四川雅砻江锦屏水电站地下深达2400米的地方，也有一个堪称“全世界最深埋”的锦屏地下实验室已于2010年12月12日揭牌并投入使用。这里正在组建一些大而灵敏的探测器，希望能捕捉到暗物质粒子。之所以要“深埋”，主要是为了屏蔽掉更多的可能产生干扰的粒子。在我国的一个名为PandaX（熊猫X）的未来计划里，还在组建更多吨级的暗物质实验探测器。2009 年获得美国耶鲁大学物理学博士、重点参与上海交通大学领导的PandaX暗物质与无中微子双贝塔衰变探测实验的韩柯博士称，越大、越灵敏的探测器就越有可能发现这些神秘的暗物质粒子。
此外，我国的空间间接探测暗物质粒子探测卫星“悟空”也在2015年12月17日成功发射并进入预定轨道，在轨飞行92天内，它就已探测到4.6亿个高能粒子。科学家希望能发现暗物质与暗物质粒子进行碰撞、湮灭时所产生的可见物质，假设暗物质是“父母”，其碰撞、湮灭后产生的可见物质就像是它们的“孩子”，科学家希望通过分析这些可见的“孩子”来了解它们不可见的“父母”。韩柯博士称，“悟空”所收集到的暗物质相关数据分析有望于近期公布。
人们或许存在误解 ——它与“暗能量”或“平行空间”概念不同
在广东科学中心举行的专题讲座上，一些热衷于物理科学的观众观看了球幕大片《宇宙魅影：搜寻暗物质》后，纷纷提出了自己的见解。不过很多人显然都对暗物质的理解存在误区，比如有人分不清“暗物质”与“暗能量”，有人甚至提出可否通过另一种假设的“平行空间”概念来更准确地理解“暗物质”？对此，巴奈特教授作出了相应的解释。
首先，他表示目前关于暗物质的探索还只是在我们已知的立体空间里进行的，暂时不用考虑得太过于复杂。其次，暗物质与暗能量也是属于两个不同的概念。
其实暗能量与暗物质的存在都一样需要证明，由于暗能量和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。目前认为，它们都是驱动宇宙运动的一种能量。其中有一种发表在《物理学评论快报》上的理论认为，暗能量正在消耗暗物质，一部分暗物质正在消失，导致他们消失的原因则是暗能量。如果这一推论正确，那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。
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