科技日报记者 陆成宽
“像20世纪初一样，21世纪初的物理学天空也存在两朵乌云，它们是暗物资和暗能量。”近日，中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所原所长陈和生在2019年国际暗物资日北京地域勾当上如斯感伤。
呈现与引力理论纷歧致现象
1687年，牛顿在《天然哲学的数学道理》中提出了物资间的万有引力定律。200多年后，爱因斯坦于1916年颁发了广义相对论，把牛顿的引力理论推行到合用高速活动的物体。牛顿和爱因斯坦的引力理论一向被人们奉为圭臬。
“但是，上世纪20年月起，愈来愈多的天文不雅测表白，在星系到宇宙的标准存在一些与牛顿和爱因斯坦的引力理论纷歧致的现象。”陈和生说道。
天文学家不雅测发现，漩涡星系的扭转曲线并没有按引力理论预言的那样，在星系的发光区域之外敏捷降落，而是平缓地延长。在银河系所有的星球都绕银心动弹，按照牛顿的万有引力，太阳动弹的速度和银河系的质量和太阳离银心的间隔直接相干，可以推出太阳的动弹速度为每秒170千米，可是现实丈量的成果倒是每秒220千米—250千米。
事实是甚么导致引力理论掉灵了呢？宇宙中还存在我们不知道的神秘魅影？
对宇宙中95%物资全无所闻
为领会释这类现象，科学家揣度漩涡星系里一定有我们看不见的暗物资。还有良多其他的天文不雅测证据也表白有暗物资存在。宇宙微波布景辐射不雅测尝试的成果给出了暗物资在宇宙物资总量的比例。在宇宙中，通俗物资只占4.9%，暗物资占到26.8%，暗能量占到68.3%。
“这个成果是相当惊人的。粒子物理的根基理论‘尺度模子’准确地诠释了几近所有的尝试现象，20世纪60年月以来，与之相干的研究取得了18次诺贝尔物理学奖。但这个成功的理论只能诠释宇宙中不到5%的物资，而对剩下的95%全无所闻，我们成了井底之蛙。”陈和生说。
那末，我们全无所闻的暗物资究竟是甚么？物理学家还不知道。他们猜想，暗物资是一种具有弱彼此感化的重粒子，它比氢原子要重几百倍乃至几千倍。
对这类既看不见也摸不着的暗物资，科学家们正在尽力寻觅它们。“暗物资寻觅是近三十年国际粒子物理尝试的热门之一，首要经由过程三类尝试来寻觅暗物资粒子。”陈和生告知记者。
三类尝试正在搜索暗物资粒子
第一种类尝试是在超高能对撞机上发生暗物资候选粒子，在欧洲的年夜型强子对撞机上有良多科学家从事如许的工作，此中包罗良多来自中国科研院所和高校的科学家。
“‘对撞’只是一种寻觅暗物资的方式，科学家还在‘上天’‘进地’寻觅暗物资。所谓‘上天’，就是在外层空间间接探测暗物资，暗物资粒子可能会湮灭，发生通俗物资对，如正负电子对。可以经由过程丈量宇宙线正电子来寻觅暗物资，好比华人诺奖取得者丁肇中师长教师带领的阿尔法磁谱仪尝试；也能够经由过程丈量宇宙线电子加正电子来寻觅暗物资，好比我国的‘悟空’卫星尝试。”陈和生说道。
而“进地”寻觅暗物资，则是经由过程深地尝试直接探测暗物资粒子。暗物资粒子可能与通俗物资产生几率极细小的碰撞，并把本来静止的原子撞得“飞起来”。撞“飞起来”的原子便可以被不雅察到了，这就是直接探测。陈和生把这类探测方式比作“守株待兔”，暗物资粒子是兔子，通俗物资的原子就是株。
现实上，即使这三类尝试之一发现了暗物资的候选粒子，确认它就是宇宙中的暗物资也是一项极其艰难的使命。陈和生夸大，三种尝试或最少两种，必需彼此验证，才能确认这类粒子的存在，这需要理论和尝试物理学家和天文学家紧密亲密合作，配合尽力。
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