國際研討會聚焦“迷失的暗物質”

無處不在卻又無處可尋的暗物質是宇宙物質中最神秘的組成部分，暗物質佔到了宇宙總成分的將近四分之一，在恆星和星系形成的過程中扮演了關鍵性角色，到目前爲止，科學家僅從理論上計算了它們的含量，通過引力作用間接地發現了暗物質的存在，但從未直接觀察到它們的蹤跡。加州大學洛杉磯分校（UCLA）近日召開了一次有關暗物質的國際研討會，世界各國的190位科學家交流了暗物質粒子研究的豐富成果，各國物理學家在研討會上遞交了多份暗物質粒子理論的分析報告。

國際學術研討會的組織者、UCLA文學與科學學院的物理學家戴維·克萊因教授是一位“暗物質物理學”的研究專家，在暗物質研究領域享有很高的國際聲譽，戴維在學術研究會上提出了一種暗物質粒子的概念，這種暗物質的質量大約爲300億電子伏特。出現了一些激動人心的明顯事實，物理學家大體上建構了暗物質理論，現在需要在天文觀測和物理實驗中證實理論預測的暗物質粒子，有幾種非常適合而富有潛力的方法，可用於對暗物質粒子存在的探測，各國物理學家在UCLA研討會上對有效的暗物質搜索方法進行了深入討論。暗物質在星系的物質構成中佔有主要的比例，理所當然地成爲了恆星和星系物質的重要基礎，暗物質也在地球和宇宙生命的起源中發揮了關鍵作用。

1933年，科學家發現了暗物質存在的第一個證據，當時的物理學家使用了洛杉磯市周圍的威爾遜山峰的大型望遠鏡。在最近的暗物質研究中，科學家對不同版本的暗物質理論模型和探測器技術進行了持續性的改進，在更高靈敏度上探測可能的暗物質粒子。各國科學家對潛在的暗物質粒子進行了迄今爲止靈敏度最高的檢測。一項暗物質的探測技術涉及到了對銀河系內大數量暗物質的觀測，在國際合作的觀測項目中，科學家使用了NASA的費爾米衛星望遠鏡，NASA的戈達德太空飛行中心、國家加速實驗室（SLAC）爲觀測項目的合作方，應用伽瑪射線技術搜索暗物質的“藏身之地”，暗物質星系可能發出了極高能量的光輻射線。

暗物質被廣泛地認爲是大質量的基本粒子，暗物質粒子和普通物質粒子產生了弱相互作用，物理學家將產生弱相互作用的暗物質粒子稱爲WIMPS，發生弱相互作用的暗物質粒子誕生於宇宙大爆炸的原初時刻，WIMPS粒子也許距離地球並不遙遠，它們以離子束的樣態穿越了地球和太陽系，展現了粒子的“瀑布”景觀。搜索的方式包括從WIMPS粒子和氙原子核的相互作用尋找溢出的信號，或者尋找WIMPS粒子和氬原子核的相互作用，科學家也考慮了鍺原子等候選對象。

暗物質實驗室通常設在隱蔽條件極好的地下室，深藏在山洞和礦井中的地下實驗室滿足了苛刻的外部條件，意大利、美國、加拿大和中國等都建造了“洞穴實驗室”，科學家目前還沒有發現WIMPS粒子和選定原子核發生相互作用時釋放的信號，沒有證實質量爲300億電子伏特的暗物質粒子的存在。美國、意大利、加拿大和中國的科學家制定了探測器的研製計劃，比如：有一個“黑麪”探測器的重量達到了5噸。未來幾年，更強功能的探測器將會應用於對暗物質的搜索。2012年，歐洲大型強子對撞機的合作科學團隊初步發現了希格斯粒子，英國物理學家希格斯榮獲了2013年的諾貝爾物理學獎。希格斯粒子的發現對暗物質搜索起到了“推波助瀾”的作用。

物理學家們在加州大學舉辦的暗物質理論的學術研討會上詳細分析了一個主題：希格斯粒子和暗物質粒子的關聯性，考慮了暗物質粒子可能的候選對象——軸子、中微子等。UCLA每兩年召開一次暗物質理論的國際研討會，定期研討在暗物質研究領域取得的進展，在UCLA舉辦的第十八屆暗物質學術研討會上，各國的190位科學家對暗物質粒子探索的未來充滿信心，戴維·克萊因和科學界人士希望在今後舉辦的研討會上取得進展，逐漸解開暗物質謎團，神秘的暗物質終將顯露在人們的視線下。科學家相信，暗物質的發現與宇宙加速膨脹的發現有同樣的重要價值。1998年，科學家發現了宇宙加速膨脹的現象，暗物質的發現將和宇宙加速膨脹的發現一樣，人類科學史上又一個偉大的奇蹟有待科學家的創造。

（編譯：2021-3-13）