全球24个科学小组地下竞相寻找暗物质(图)

2007年1月，科学家宣布首次绘制出宇宙暗物质三维数字地图

科学家首次绘制出宇宙暗物质三维数字地图

　　新浪科技讯 北京时间8月14日消息，据国外媒体报道，在世界各地的地下实验室里，一场寻找暗物质的科技竞赛正在激烈上演，暗物质是看不见的“宇宙胶”，据信，星系不会四分五裂，是因为被它粘住了。无论是谁，只要揭开暗物质的本质，都将将因此成为诺贝尔奖的不二人选。以前对这种假想物质的寻找一无所获，但这并没有阻止大约24个研究小组继续寻找。

　　建造更大的探测器

　　现在的暗物质探测设备比前几代先进了很多，但即便是最好的设备至今也还是没能捕捉到一点点的暗物质。很多研究小组现在正在建造更大的探测器或尝试新技术搜寻暗物质。加州理工学院的一位理论物理学家肖恩·卡洛尔没有参加这些实验，但他说：“我们正处在寻找暗物质的黄金时期。看起来似乎会有一些突破性发现。”

　　科学家们承认，他们对暗物质仍然一无所知。普遍的推测是它由大约137亿年前宇宙大爆炸后留下的微粒组成。被认为构成了宇宙质量四分之一的暗物质得此名是因为它既不发光也不发热。由于它与恒星和星系之间的重力之争，天文学家认为这种暗物质确实存在。

　　知道暗物质的存在并不等于知道它是什么东西。多数实验正在寻找在理论上叫做“大质量弱相互作用粒子”(WIMPS)的粒子，它最有可能是暗物质。地下这些定做的设备全都等着一个宝贵时刻，即当一颗“大质量弱相互作用粒子”撞击原子核并引起一次反弹的时刻的到来。这样的实验必须在地下进行，以防止宇宙射线干扰结果。

　　寻找暗物质：残酷的竞争

　　这场竞争是残酷的，物理学家就哪种技术是最好的一直争论不休。在过去数年里，在这方面处于领先地位是低温暗物质搜寻(CDMS)，用曲棍球大小的超冷硅和锗晶体详查“大质量弱相互作用粒子”碰撞引起的振动。更新的仪器利用惰性气体比如氙或过热液泡室等新出现的技术。芝加哥大学的一位粒子物理学家，COUPP小组成员尤安·克拉尔说：“没有任何理想的暗物质实验或探测器。它们都有其缺点和局限性。”

　　科学家们意识到，他们可能需要重新审视在这方面的努力。波士顿大学的史蒂夫·阿伦说：“有可能不管你建造的实验室有多大，你还是一无所获。”阿伦同来自麻省理工学院和布兰迪斯大学的合作者一起正在建造一种模型，该模型将于明年放置在一处仍待确定的地下场所。

　　当然，在探测中也曾有过昙花一现的突破。2000年，正在

意大利大萨索山脉附近的一个地下实验室工作的意大利科学家声称已经探测到一个暗物质信号。但没有人能再现这一结果，而且这一断言没有得到科学界的广泛认可。意大利研究人员一直在用一台第二代探测器，并期望明年有新的结果。

　　今年春季，哥伦比亚大学的艾琳娜·埃普丽领导的一个小组震惊了其它研究小组，该小组在一个科学会议上宣布，她的液化气项目XENON10更灵敏，并排除了比低温暗物质搜寻探测器更多的背景噪音。埃普丽说：“你的设备越灵敏，就越接近真相。”低温暗物质搜寻发言人，伯克利加州大学的伯纳德·萨岛利特表示，它有助于拥有多项技术搜寻暗物质以再确认结果。他补充表示，自去年以来，他的小组已经用更先进的探测器得到数据，并期望重新获得灵敏度的领先位置。

　　暗物质探测器成本高

　　对暗物质的探索可以追溯到上个世纪30年代，当时，美国加州理工学院的天文学家弗利兹·兹克用望远镜确定，通过观察天空运动，宇宙中有缺失的质量。要真正理解这个概念需要一段时间，但它现在是这场如火如荼的地下寻找热的主题。

　　建造暗物质探测器的成本很高，就更不用说升级和操作费用了。很多计划得到了多方资助。例如，自2000财政年度以来，美国国家科学基金会已经在包括CDMS和XENON10在内的6个项目上投资了大约2100万美元。科学家们也在太空中搜寻暗物质。明年，美国宇航局准备发射大区域伽马射线空间望远镜(GLAST)，研究可能由暗物质撞击造成的伽马射线脉冲。在宇宙中或地下确认暗物质存在之前，研究人员甚至有可能在实验室里创造出暗物质，比如，象埋在瑞士-法国边境之下的大型强子对撞机。

　　不是所有的暗物质寻找小组都把他们的资金押在“大质量弱相互作用粒子”上。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的轴子暗物质实验一直在搜寻另一种在理论上被称为轴子的粒子。该计划的第一阶段于2003年结束。最近，美国

能源部批准提高这项实验的等级。寻找暗物质还要持续多久，每个人的看法都不同。轴子暗物质实验计划的一位联合发言人，物理学家莱斯利·罗森伯格说：“预言未来的技术尚不确定。不过，暗物质的本质终将浮出水面。”(杨孝文）

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