国际研讨会聚焦“迷失的暗物质”

无处不在却又无处可寻的暗物质是宇宙物质中最神秘的组成部分，暗物质占到了宇宙总成分的将近四分之一，在恒星和星系形成的过程中扮演了关键性角色，到目前为止，科学家仅从理论上计算了它们的含量，通过引力作用间接地发现了暗物质的存在，但从未直接观察到它们的踪迹。加州大学洛杉矶分校（UCLA）近日召开了一次有关暗物质的国际研讨会，世界各国的190位科学家交流了暗物质粒子研究的丰富成果，各国物理学家在研讨会上递交了多份暗物质粒子理论的分析报告。

国际学术研讨会的组织者、UCLA文学与科学学院的物理学家戴维·克莱因教授是一位“暗物质物理学”的研究专家，在暗物质研究领域享有很高的国际声誉，戴维在学术研究会上提出了一种暗物质粒子的概念，这种暗物质的质量大约为300亿电子伏特。出现了一些激动人心的明显事实，物理学家大体上建构了暗物质理论，现在需要在天文观测和物理实验中证实理论预测的暗物质粒子，有几种非常适合而富有潜力的方法，可用于对暗物质粒子存在的探测，各国物理学家在UCLA研讨会上对有效的暗物质搜索方法进行了深入讨论。暗物质在星系的物质构成中占有主要的比例，理所当然地成为了恒星和星系物质的重要基础，暗物质也在地球和宇宙生命的起源中发挥了关键作用。

1933年，科学家发现了暗物质存在的第一个证据，当时的物理学家使用了洛杉矶市周围的威尔逊山峰的大型望远镜。在最近的暗物质研究中，科学家对不同版本的暗物质理论模型和探测器技术进行了持续性的改进，在更高灵敏度上探测可能的暗物质粒子。各国科学家对潜在的暗物质粒子进行了迄今为止灵敏度最高的检测。一项暗物质的探测技术涉及到了对银河系内大数量暗物质的观测，在国际合作的观测项目中，科学家使用了NASA的费尔米卫星望远镜，NASA的戈达德太空飞行中心、国家加速实验室（SLAC）为观测项目的合作方，应用伽玛射线技术搜索暗物质的“藏身之地”，暗物质星系可能发出了极高能量的光辐射线。

暗物质被广泛地认为是大质量的基本粒子，暗物质粒子和普通物质粒子产生了弱相互作用，物理学家将产生弱相互作用的暗物质粒子称为WIMPS，发生弱相互作用的暗物质粒子诞生于宇宙大爆炸的原初时刻，WIMPS粒子也许距离地球并不遥远，它们以离子束的样态穿越了地球和太阳系，展现了粒子的“瀑布”景观。搜索的方式包括从WIMPS粒子和氙原子核的相互作用寻找溢出的信号，或者寻找WIMPS粒子和氩原子核的相互作用，科学家也考虑了锗原子等候选对象。

暗物质实验室通常设在隐蔽条件极好的地下室，深藏在山洞和矿井中的地下实验室满足了苛刻的外部条件，意大利、美国、加拿大和中国等都建造了“洞穴实验室”，科学家目前还没有发现WIMPS粒子和选定原子核发生相互作用时释放的信号，没有证实质量为300亿电子伏特的暗物质粒子的存在。美国、意大利、加拿大和中国的科学家制定了探测器的研制计划，比如：有一个“黑面”探测器的重量达到了5吨。未来几年，更强功能的探测器将会应用于对暗物质的搜索。2012年，欧洲大型强子对撞机的合作科学团队初步发现了希格斯粒子，英国物理学家希格斯荣获了2013年的诺贝尔物理学奖。希格斯粒子的发现对暗物质搜索起到了“推波助澜”的作用。

物理学家们在加州大学举办的暗物质理论的学术研讨会上详细分析了一个主题：希格斯粒子和暗物质粒子的关联性，考虑了暗物质粒子可能的候选对象——轴子、中微子等。UCLA每两年召开一次暗物质理论的国际研讨会，定期研讨在暗物质研究领域取得的进展，在UCLA举办的第十八届暗物质学术研讨会上，各国的190位科学家对暗物质粒子探索的未来充满信心，戴维·克莱因和科学界人士希望在今后举办的研讨会上取得进展，逐渐解开暗物质谜团，神秘的暗物质终将显露在人们的视线下。科学家相信，暗物质的发现与宇宙加速膨胀的发现有同样的重要价值。1998年，科学家发现了宇宙加速膨胀的现象，暗物质的发现将和宇宙加速膨胀的发现一样，人类科学史上又一个伟大的奇迹有待科学家的创造。

（编译：2021-3-13）