科学家说，暗物质之谜可以在未来10年解决！

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这个哈勃太空望远镜合成图像显示了星系团Cl 0024 + 17中暗物质的幽灵“环”。

一位知名科学家预测，暗物质 - 被认为构成已知宇宙中大部分物质的神秘物质 - 可能会在接下来的十年中显露出来。荷兰阿姆斯特丹大学的物理学家Gianfranco Bertone 在伦敦皇家学会天文学会议上发表关于暗物质研究的演讲时说，当这一刻到来时，它将导致“物理学中一个关键的范式转变” 。

难以捉摸的物质可能表现为研究人员开始测试“一些最有希望的暗物质候选物的存在，进行了大量实验，包括欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）和地下新一代的天体实验在太空中，“Bertone说。宇宙中包含的物质比科学家目前检测到的要多得多。模型表明，这种看不见的物质约占宇宙的85％，但没有人确定这个缺失的物质是由什么组成的。望远镜无法观察它，因为它绝对没有光线。

到目前为止，暗物质存在的唯一证据来自它对可见物质的引力效应。“我们通过天体物理和宇宙学观察看到了对所有尺度的影响，”Bertone说。尽管最近的许多实验都提出了有希望的暗示，但寻找暗物质的真实身份仍在继续。

到目前为止，这些东西的关键候选者仍然局限于理论领域 -弱相互作用的大质量粒子（WIMP），据信构成了大量的暗物质和轴，被认为是更轻和更冷的粒子。人们认为周围有许多斧头，并且它们不断从太空降落在地球上。在不久的将来未能找到暗物质意味着研究人员可能走错了路，需要重新思考他们解决问题的方法。

科学家们比以往任何时候都更有希望获得成功，尽管最有希望的探测器之一 - 大型地下氙实验（LUX）在2013年的第一个90天运行中发现暗物质粒子。LUX是一种液体氙实验，用于检测WIMP与地球上常规物质之间极为罕见的碰撞。它被埋在南达科他州桑福德地下研究设施的一个矿井深约1英里（1.6公里）处。

在2014年，LUX将在即将到来的300天运行期间比以往更长时间地探测暗物质。除了将探测器隐藏在地下之外，还有其他方法可以搜寻神秘的暗物质。例如，在太空中有直接探测器，例如阿尔法磁谱仪，它于2011年安装在国际空间站上.AMS寻找暗物质粒子在碰撞和消灭时产生的辐射。据认为，该辐射还包括伽马射线。

另一个基于太空的探测器是NASA的费米望远镜，它于2008年发射。该仪器正在扫描银河系中心，据信暗物质集中在那里，寻找多余的伽马射线。许多科学家正在将他们的赌注押在大型强子对撞机上。一旦它在2015年再次运行，它将重新粉碎颗粒，希望在实验室中产生暗物质。

大型强子对撞机旨在创造一种称为超对称暗物质的物质。如果LHC发现任何可能是暗物质的粒子，其结果将与来自天体实验的数据进行比较。“很明显，除非暗物质的理论描述非常简单，否则很难用单一类型的实验来识别它，而它们的组合应提供足够的信息。

缺乏物质

虽然目前的实验正在寻找科学家认为暗物质可能构成的特定粒子，但许多研究人员仍然对暗物质可能由完全不同的物质构成的可能性持开放态度。整个动物园的颗粒也可能构成无形的物质。“今天的许多研究都提到了暗物质不是由多种粒子物种组成的可能性。”因此，即使科学家们没有找到他们目前正在寻找的粒子，它也不会自动意味着暗物质不存在。

“证明暗物质不存在的唯一方法是证明所有这些数据都被误解了，例如因为我们采用的万有引力定律 -阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论- 是错误的，尽管付出了很多努力，但今天还没有令人满意的引力理论可以与所有观测数据相协调，而不会假设存在某种形式的暗物质。”爱因斯坦的广义相对论描述了物体如何扭曲空间和时间来创造引力。但是许多科学家认为，暗物质最终会显现出来。

“在我看来，未来十年最有希望的一类暗物质实验是地下探测器--LUX，XENON-1ton，LX等，”伊利诺伊州巴达维亚费米实验室的物理学家Dan Hooper说。探测器“只是越来越敏感，已经排除了许多其他有吸引力的暗物质候选物。大型强子对撞机和伽马射线望远镜也是寻找暗物质的非常重要的参与者。

并且，胡珀说，费米伽马射线太空望远镜可能已经在很多场合发现了WIMP的暗示，最近一次是在2013年。望远镜探测到银河系中心附近发出的奇异光芒 - 可能是伽玛的火花来自生命末端的暗物质粒子的光线。

“信号看起来越来越坚固。在这个时候，我会做出一个偶然的可能性，即费米看到暗物质湮灭。”

  
本文选自：今日头条