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美科学家声明在废弃地下铁矿中捕获暗物质(组图)

www.sinoca.com 2009-12-21 北方网

关于暗物质的电脑模拟图。该图演示了不可见暗物质是如何在光环中结合的。
　　

有传闻说CDMS粒子探测器已经发现了暗物质。（图片提供:Fermilab）

　　美国“低温暗物质搜寻计划”项目组科学家近日发表声明称，他们已经在一个废弃的地下铁矿中捕获到暗物质粒子。如果这一发现最终得到证实，它将成为近百年来物理学领域最重要的发现之一。

　　近八十年来，暗物质一直是困扰科学界的一个难解之谜。关于暗物质，普遍的理论认为，在宇宙中只有四分之一的物质是可见的，而那四分之三的不可见神秘物质就是所谓的暗物质。多少年来，科学家一直在寻找暗物质存在的直接证据，但都没有取得实质性成果。美国科学家的这次发现一经证实，它将为人类寻找暗物质的艰难历程画上一个圆满的句号。

　　据研究人员介绍，他们是在一个废弃的地下铁矿中捕获到暗物质的。这个地下铁矿就是美国明尼苏达州北部的索丹铁矿，大约位于地面之下半英里(约合800米)的位置。在索丹铁矿的底部，安装有高敏感探测器，这些探测器都是美国“低温暗物质搜寻计划”的实验装置。近日，研究人员利用这些高敏感探测器捕捉到暗物质粒子的身影。

　　“低温暗物质搜寻计划”项目首席科学丹-巴维尔介绍说，该项目组此次共发现了两个粒子，它们的特点与预期中的暗物质粒子完全吻合。巴维尔是在费米国家实验室近期举行的一个研讨会上公布这一重大发现的。其实，数周前就已经有相关谣传称，巴维尔项目组即将公布这一伟大发现。

　　尽管目前得到的结果尚有待进一步证实，但是它还是引起了科学界的轰动。英国剑桥大学天文学院科学家吉利-吉尔摩认为，“如果他们确实发现了暗物质的真正踪迹，那绝对是一个伟大的发现。暗物质是宇宙的重要组成部分，而且也是宇宙成为一个整体的必要物质。当普通物质融入到暗物质之中时，就可形成星系、恒星、行星以及人类生命。没有暗物质，我们也不可能生活在这里。”

　　现代意义上的暗物质概念最早是由瑞士天文学家弗里兹-扎维奇于1933年提出的。当时，扎维奇认为，一个遥远的星系簇即将分崩离析，但这种分离不是由常规的重力牵引所造成的，而是由不可见宇宙物质所导致的。在扎维奇所描述的这种现象中存在的神秘物质，由于它既不能反射光线，也不能吸收光线，用望远镜根本无法观测到它们，因此被称为暗物质。自1933年起，科学家们就一直在暗物质是否存在这个问题上争论不休。

　　2008年，“哈勃”太空望远镜在一个遥远星系周围的幽灵状光环中发现了暗物质存在的非直接证据。这种神秘光环就是当恒星的光线经过暗物质时被弯曲所形成的。在此之前，由美国加州理工学院天文学家理查德-麦西所领导的一支科研团队首次发布了关于暗物质的三维图，这些三维图揭示了暗物质是如何附着于星系周围以及相互之间是如何结合的。

　　暗物质是由多种不可见粒子组成，这种说法既可以解释宇宙中的“质量缺失”现象，也可以为人类寻找暗物质的道路指点方向。所谓的“质量缺失”现象，就是指占宇宙四分之三质量的物质不见踪影，利用牛顿引力理论根本无法解释这种现象。暗物质的不可见粒子可以用来帮助科学家理解为什么时间总是在向前运动的。

　　吉尔摩认为，“这一发现的真正影响是属于心理方面的，它表明我们正在接近一个全新的物理学世界。我们都知道，宇宙中存在许多事物和属性。对于粒子家族的这些新成员，所有事物和属性都将要做出反应。在现有许多最神秘的问题中，时间为什么总是沿着单一方向前进这个问题将通过暗物质粒子来得到合理的解释。”

　　许多科学家相信，暗物质粒子将成为“超对称性”理论的有力证据。“超对称性”理论认为，宇宙中的任何粒子都是成双成对的，即它还有一个相对较重的伴侣粒子。发现“超对称性”理论的证据也是欧洲大型强子对撞机的主要目标之一。

　　暗物质粒子的奇特之处就在于，当它们穿过某物体时，就像对方不存在一样。根据它们的这种特性，科学家们将它们命名为“Wimps”粒子，即弱相互作用重粒子。科学家们相信，每时每刻，都有大量的“Wimps”粒子穿越地球，穿越所有事物，当然也包括我们的身体。

　　科学家们之所以将“低温暗物质搜寻计划”探测器安装于几百米深的地下矿洞中，就是为了防止太空中其他各种粒子对探测器的干扰，矿洞起到屏蔽作用。当暗物质粒子击中探测器中的一个原子核时，就会引起原子核摆动。科学家们长期不懈地研究，也就是为了等待这一罕见的机会。“低温暗物质搜寻计划”项目组共发现了两个暗物质粒子击中探测器中的原子核。

　　据巴维尔介绍，他们明年将对矿洞中的探测器进行升级，然后再继续搜寻更多暗物质。

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