可能暗物质 超对称性粒子

心灵

暗物質的本體是甚麼？也就是說它們究竟是甚麼東西，現在有很多種假說，其中一種就是說暗物質即是「超對稱性粒子」。
用來表示基本粒子性質的物理量，除了質量和電荷之外，還有「自旋」。所謂自旋，簡單來說，可以認為表示基本粒子的「自轉勢頭」。電子或夸克這樣的「構成物質的基本粒子」，用數字表示，它們具有等於「1/2」的自旋量。諸如光子這樣的「傳遞力的基本粒子」，它們具有等於「1」（引力子等於「2」）的自旋量。


許多物理學家的看法是，與這些基本粒子相對應，還應該存在着與它們的自旋量僅相差1/2的「伙伴」粒子，即所謂的「超對稱性粒子」。一種基本粒子與其伙伴粒子即超對稱性粒子的這種對應關係就類似「粒子<=>反粒子」的對應關係。不過，理論預測，超對稱性粒子與原來的基本粒子之間，在質量上也有差別。而且，即使反粒子也存在着它們的超對稱性粒子。所以，我們這個世界不僅存在着「構成物質的基本粒子」和「傳遞力的基本粒子」，還存在着與它們一一對應的反粒子和超對稱性粒子，總共有四套不同種類的基本粒子。
不過，與反粒子不同的是，超對稱性粒子目前還只是從理論上預言了它們的存在，並沒有得到實驗的証實。
構成物質的基本粒子是在大爆炸中制造出來的。理論推測，當時應該還同時制造出了大量的反粒子和超對稱性粒子。反粒子在那以後由於某種原因消失了，而超對稱性粒子卻應該有一部份還留存於現在的宇宙中。這些留存下來的超對稱性粒子很可能就是暗物質。
如果真的存在着超對稱性粒子，那麼，我們就應該有可能在加速器中將它們制造出來，位於瑞士日內瓦郊區的那台有史以來能量最高的大型加速器「LHC（大型強子對撞機）」安排的那些實驗，其目的之一就是希望能夠發現超對稱性粒子。LHC的環形加速隧道周長27公里，也許不久就能夠查明暗物質究竟是甚麼。

註1﹕超對稱性粒子是將四種力（電磁力、弱力、強力和萬有引力）統一起來的理論，物理學家認為上述四種力應該可以統一為同一種力（同一種力的四種不同表現形式）。接照這種理論，對應每一種基本粒子還應該存在着自旋與之不同的伙伴粒子。
註2﹕理論認為，大質量的超對稱性粒子全都會自行衰變而變為小質量的超對稱性粒子。因此，留存在現在的宇宙中的超對稱性粒子便只能是其中那些質量最小而且不帶電荷的粒子。這些被統稱為「中性伴隨子」的超對稱性粒子很可能就是暗物質粒子。
資料來源﹕《科學世界（2011年第7期）》