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科学家或在2年内解开暗物质之谜

据报道,近日在美国波士顿召开的美国科学促进学会年度会议上,一项在太空进行的粒子物理学实验的负责人称,在未来两周内将会发布有关暗物质科研进展的重大新闻。首篇描述位于国际空间站外的粒子收集器——阿尔法磁谱仪(AMS)实验结果的文章将递交给科研期刊,AMS首席研究员、美国麻省理工物理学家丁肇中(Samuel Ting)这样说道。
尽管丁肇中对这项实验究竟发现了什么含糊作词,但他表示,研究结果与暗物质之谜有关,这种不可见物质被认为在宇宙中大量存在,且数量是正常物质的6倍的。
丁肇中说道:“这不是一篇小题大做的文章,暗示着这项发现非常重要,科学家重写了30遍才最终满意。”
然而,丁肇中表示这项研究代表了向理解暗物质究竟是什么的问题跨出的“一小步”,它可能并不是最终的答案。
有的物理学理论认为暗物质是由大质量弱相互作用粒子(WIMPS)——一种是自身反物质粒子的粒子——组成的。当物质和反物质相遇时,它们会相互湮灭,因此,如果两个WIMPs碰撞,它们会被毁灭并在此过程中释放出一对子粒子——一个电子和它的反物质正电子。
如果实验检测到在某能量处存在大量正电子,这或可能暗示着检测到了暗物质,因为电子在宇宙中无处不在,而已知的天体物理学过程很少会产生正电子。
这是因为暗物质湮灭产生的正电子具有特定的能量,而后者取决于组成暗物质的WIMPs的质量,美国芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳这样说道:“发现暗物质存在的确凿证据是观测到正电子的数量骤升,然后迅速锐减。这便是探测到暗物质存在时会出现的关键特征。”
另一个可能的迹象便是正电子出现的方向问题,它们是否会来自太空的某一个方向,还是从四面八方涌来。如果正电子是来自暗物质,那么科学家估计它将向太空各个方向平均扩散开来。但如果正电子是由某种正常的天体物理学过程产生,例如恒星爆炸,那么它们很可能从单一的方向出现。
哈佛大学理论物理学家丽莎·蓝道尔这样说道,我非常着急的等待AMS的结果:“宇宙中有很多物质能够模拟暗物质的特征,在这些实验里,关键问题是发现的反物质哪些是可以用天体物理学来解释,而哪些可能暗示着一种新的物质。”
不管AMS是否发现了暗物质,科学家都希望有关暗物质起源的问题能够变得更加明朗。除了AMS,其他实验,例如位于瑞士的大型强子对撞机进行的实验,以及深埋地下的暗物质探测器实验,都可能在不远的未来有所新发现。我相信我们都位于发现的门槛,在未来几十年内肯定会有所突破。

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