丁肇中团队发现暗物质存在新证据意味着什么？

coloristy

新闻：丁肇中团队最新研究成果：发现暗物质存在新证据--时政--人民网
斗胆上来一问，想知道如果发现暗物质对于物理界意味着什么？
补充：
相关连接：Particle detector finds hints of dark matter in space
如果通俗的理解，正电子与暗物质存在之间的关系？
其他方式探寻暗物质的证据，优缺点是什么？有何进展？

YiHYcCgb

暗物质还没有被确认发现，所以说“发现暗物质存在的新证据”这种说法比较误导。请大家注意英文报道原文的用词，"finds hints of dark matter"。Hints，也就是线索，什么意思呢？就是说丁肇中组观测到的比标准天体物理模型预言所多余出来的高能正电子，也许可以用暗物质湮灭来解释。但是暗物质解释只是一种可能的解释，还有可能是脉冲星（pulsar）。

如果发现暗物质，对物理学的意义是什么？看到楼上某个回答说证实标准模型的正确。需要澄清的是，宇宙学和粒子物理各有自己的“标准模型”，宇宙学标准模型中有暗物质，在现有的理解中，宇宙演化的大部分历史都有暗物质的参与，结构的形成依赖于暗物质提供的引力。但宇宙学不对暗物质是什么做解释，而需要诉诸粒子物理。粒子物理标准模型中没有任何一种粒子可以充当暗物质。目前超越标准模型/新物理的理论（比如很多超对称理论）通常要对暗物质粒子做出预言——预言出一种质量和作用截面合适的中性粒子扮演暗物质的角色。于是，如果暗物质被确认探测到了，这将是对某个超越 标准模型的新物理的有力支持，当然也是对宇宙学标准模型的确认。目前的加速器粒子物理实验（最前沿的是LHC）还没有确认发现任何新物理的证据。所以暗物质探测的重要性还是很大的。

暗物质的探测手段主要分为直接探测和间接探测。AMS（丁肇中组）是间接探测，通过观测可能的暗物质湮灭产物来探测。暗物质的相互作用远远弱于常规粒子，只有在星系中心质密区域才可能发生显著量的湮灭，产生光子、正负电子等等常规粒子。这样，他们的观测对象十分遥远，对观测结果的解释也有更多不确定性。我个人认为间接探测很难对暗物质进行确认。直接探测就是在地下实验室建造粒子探测器来探测暗物质。因为按照宇宙学的预言，暗物质的粒子大量存在于星系内，当然也会大量穿过地球，因为相互作用非常弱，这样在地下实验室仍然应该有足够数量的暗物质粒子穿过。探测器就是要设计成观测暗物质粒子和探测器的靶物质粒子之间这种非常弱的相互作用。需要屏蔽和分辨大量的背景信号（建造在地下就是为了屏蔽宇宙射线），如果探测到了背景引起的相互作用事件而没有成功甄别，容易误认为探测到了暗物质。目前直接探测组发表过的"hints"，后来都被发现是背景引起的。但是直接探测仍是最各种手段中最靠谱的。

星星糖SUNG

丁肇中的实验发现的新现象/迹象（避免使用“证据”，还不够格），说明很有可能在275GeV能量的地方有些什么。物理学家比较希望它是暗物质。

如果是暗物质，则意味着理论物理学家有新素材可以YY了，但很可能在很长一段时间内不会影响到普通人的生活。

以上。

JaStE

最高票答案答得很好了，我再做点补充。

就是说丁肇中组观测到的比标准天体物理模型预言所多余出来的高能正电子，也许可以用暗物质湮灭来解释。但是暗物质解释只是一种可能的解释，还有可能是脉冲星（pulsar）。

重申，丁老团队发现的不是证据，而是观测到了另一个可以用DM理论来解释的事实。但是他无法证明这些高能正电子就是由暗物质湮灭造成的。除了脉冲星，还有超新星遗迹(supernova remnant)、脉冲星风星云(pulsar wind nebulae)、中子星(neutron star)等玩意以及他们和周边的碰撞、或许还有宇宙中未知的反应都可以制造出高能宇宙射线。

暗物质的探测手段主要分为直接探测和间接探测。

除了直接检测和间接检测以外，另外还有一种检测暗物质的方式是用粒子对撞机互相撞击标准模型粒子，如果撞击中DM粒子被制造出来了，它们会从感应器中逃逸出去，但同时也带走了能量和动量，这样从能量的缺失中可以确认有无法察觉到的粒子的存在。但目前CERN也没有发现到超对称性粒子。

Many theories say the dark matter particles would be light enough to be produced at the LHC. If they were created at the LHC, they would escape through the detectors unnoticed. However, they would carry away energy and momentum, so physicists could infer their existence from the amount of energy and momentum “missing” after a collision. source: Dark matter | CERN

直接检测其实是有进展的，但是目前还没有发现足够可信数量的样本，或者这些信号其实也是由背景引起的。XENON目前正在建造一个1吨的detector，希望增大发现WIMP的概率。
WIMP是指某种质量比较大且和周围反应非常微弱的粒子，是在对DM的解释中的简化模型之一。其他解释还包括- 新的重力模型(rotational gravity model?), 孤单的行星(lonely plantes), 中微子(neutrinos)等... 不过其他都比较不太可能，WIPM的存在是目前物理届都比较普遍接受、并且期望证实的。
如果能够直接检测到这种粒子，那么人类就向---了解自己所在的这个宇宙到底是个什么样的存在---更近了一步。

aaron_cybertime

这个问题其实是问象这样的科学，能不能给我们生活带来不同。其实有很多人不是经常去想科学技术的区别，科学和技术其实是不同的，技术对我们的生活影响很大，但科学是其实理论基础。科学的发展和技术的发展的轨迹也是不同的，科学的发展往往是基于好奇，而技术的发展则是基于需要。所以人类一打仗，尤其是世界大战，技术往往会迅速发展，因为这个时候，人们会问这有没有可能、或者那有没有可能，然后去科学里面找依据。所以科学一般比技术在概念上要领先，同时科学会给技术的前进产生动能，而技术需要累积和外部需要的刺激。象这样的科学，一旦理论上成立，就会有人去想这个理论能够在生活中起到什么作用，最后在外力因素下，相关技术才会慢慢出现。