在天文學(xué)界和物理學(xué)界，有一個被科學(xué)家稱為世紀(jì)之謎的問題待解，這便是暗物質(zhì)。

　　為了探究這個奧秘，找到暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)，2011年，中國科學(xué)院正式將暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星列入中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項空間科學(xué)項目，并作為我國科學(xué)衛(wèi)星系列的首發(fā)衛(wèi)星。經(jīng)過4年多的籌備，衛(wèi)星已經(jīng)完成研制并整體交付。今年年底，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星將在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地?fù)駲C(jī)發(fā)射。9月29日，探測衛(wèi)星的牽頭研制單位——中國科學(xué)院紫金山天文臺在南京舉行了衛(wèi)星全球征名活動的啟動儀式。

　　暗物質(zhì)是什么

　　不帶電荷也沒有電磁場相互作用，像幽靈一樣能穿透阻礙物

　　“千萬別相信你的眼睛，有些東西不是用眼睛就可以看到的，比如說暗物質(zhì)。”談到這個話題，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星首席科學(xué)家、紫金山天文臺研究員常進(jìn)就像在說一個從未謀面的朋友，既親切又陌生。

　　暗物質(zhì)是什么？“宇宙中，我們能看見的物質(zhì)，都因為帶有電子而能‘發(fā)光’，而我們能觸碰一張桌子、一面墻，感覺到它們的存在，是因為有電磁場的相互作用。與此不同，暗物質(zhì)是不帶電荷的，也沒有電磁場的相互作用，能像幽靈一樣穿透阻礙物，不著痕跡地從身邊飛走。因此盡管我們周圍存在暗物質(zhì)，例如平均1立方厘米的空氣中可能就有上千顆暗物質(zhì)粒子，但并不能為我們所看到或感覺到。” 常進(jìn)說。

暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星示意圖

　　那么我們判斷其存在的根據(jù)是什么？

　　暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星項目組成員、紫金山天文臺助理研究員馮磊介紹，支持暗物質(zhì)假說主要的觀測證據(jù)之一是旋轉(zhuǎn)曲線。行星圍繞著恒星旋轉(zhuǎn)，其速度由這兩者吸引力的大小決定，而吸引力的大小又取決于兩者的質(zhì)量。在研究漩渦星系時，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，其吸引力所需要的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們所能觀測到的物質(zhì)總量，否則行星就會沖破引力的束縛飛向茫茫宇宙，因此進(jìn)一步推斷，在人類已知的物質(zhì)之外，還有另外一種物質(zhì)存在。

　　此外，引力透鏡的一些發(fā)現(xiàn)也支持著暗物質(zhì)假說的成立。和光線通過玻璃透鏡會偏轉(zhuǎn)一樣，宇宙線在通過大質(zhì)量的物質(zhì)周圍時也會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。科學(xué)家們在研究子彈頭星系團(tuán)時發(fā)現(xiàn)，主要導(dǎo)致光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)的地方并沒有看得見的物質(zhì)存在，這說明，有一種我們所看不到的暗物質(zhì)存在。此外，對暗物質(zhì)的假設(shè)還立足于對宇宙微波背景以及Ia型超新星的觀測等。

宇宙中有一種我們所看不到的暗物質(zhì)存在

　　用什么方式找

　　目前主要通過散射實驗、湮滅實驗以及產(chǎn)生實驗這三種方式

　　尋找暗物質(zhì)的過程對科學(xué)家們來說，就像是和幽靈捉迷藏。到底怎樣才能找到暗物質(zhì)呢？

　　常進(jìn)介紹，目前世界范圍內(nèi)大致有三種方法來對暗物質(zhì)進(jìn)行捕獲。第一種是基于暗物質(zhì)能與普通物質(zhì)產(chǎn)生互相作用的假設(shè)。簡單地說，研究過程就是將一個靜止的靶子設(shè)置好，如果暗物質(zhì)打進(jìn)來，帶電原子核就會飛出去，科學(xué)家也將能捕獲其信號。目前，各國有不少這樣的散射實驗項目，其中我國四川錦屏的地下實驗室是目前世界上最深的研究暗物質(zhì)實驗室。在這個領(lǐng)域，歐洲的DAMA實驗團(tuán)隊曾聲稱已經(jīng)觀測到暗物質(zhì)，但包括美國LUS團(tuán)隊和四川錦屏團(tuán)隊在內(nèi)的其他探索，均未證實此發(fā)現(xiàn)。

　　散射實驗如此之難，于是產(chǎn)生了第二種方法，觀測暗物質(zhì)衰變或湮滅后產(chǎn)生的可見粒子。這種方法是基于暗物質(zhì)自身會湮滅產(chǎn)生可見物質(zhì)的假設(shè)。常進(jìn)介紹，世界上的物質(zhì)都有反物質(zhì)，當(dāng)一個物質(zhì)遇到一個反物質(zhì)的時候，兩者都會被摧毀，由此產(chǎn)生巨大的能量。