美科學(xué)家廢棄地下鐵礦中捕獲暗物質(zhì)粒子
美國“低溫暗物質(zhì)搜尋計(jì)劃”項(xiàng)目組科學(xué)家近日發(fā)表聲明稱，他們已經(jīng)在一個(gè)廢棄的地下鐵礦中捕獲到暗物質(zhì)粒子。如果這一發(fā)現(xiàn)zui終得到證實(shí)，它將成為近百年來物理學(xué)領(lǐng)域zui重要的發(fā)現(xiàn)之一。
近八十年來，暗物質(zhì)一直是困擾科學(xué)界的一個(gè)難解之謎。關(guān)于暗物質(zhì)，普遍的理論認(rèn)為，在宇宙中只有四分之一的物質(zhì)是可見的，而那四分之三的不可見神秘物質(zhì)就是所謂的暗物質(zhì)。多少年來，科學(xué)家一直在尋找暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)，但都沒有取得實(shí)質(zhì)性成果。美國科學(xué)家的這次發(fā)現(xiàn)一經(jīng)證實(shí)，它將為人類尋找暗物質(zhì)的艱難歷程畫上一個(gè)圓滿的句號。
據(jù)研究人員介紹，他們是在一個(gè)廢棄的地下鐵礦中捕獲到暗物質(zhì)的。這個(gè)地下鐵礦就是美國明尼蘇達(dá)州北部的索丹鐵礦，大約位于地面之下半英里（約合800米）的位置。在索丹鐵礦的底部，安裝有高敏感探測器，這些探測器都是美國“低溫暗物質(zhì)搜尋計(jì)劃”的實(shí)驗(yàn)裝置。近日，研究人員利用這些高敏感探測器捕捉到暗物質(zhì)粒子的身影。
“低溫暗物質(zhì)搜尋計(jì)劃”項(xiàng)目科學(xué)丹-巴維爾介紹說，該項(xiàng)目組此次共發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)粒子，它們的特點(diǎn)與預(yù)期中的暗物質(zhì)粒子*吻合。巴維爾是在費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室近期舉行的一個(gè)研討會上公布這一重大發(fā)現(xiàn)的。其實(shí)，數(shù)周前就已經(jīng)有相關(guān)謠傳稱，巴維爾項(xiàng)目組即將公布這一偉大發(fā)現(xiàn)。
盡管目前得到的結(jié)果尚有待進(jìn)一步證實(shí)，但是它還是引起了科學(xué)界的轟動。英國劍橋大學(xué)天文學(xué)院科學(xué)家吉利-吉爾摩認(rèn)為，“如果他們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)的真正蹤跡，那是一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)。暗物質(zhì)是宇宙的重要組成部分，而且也是宇宙成為一個(gè)整體的必要物質(zhì)。當(dāng)普通物質(zhì)融入到暗物質(zhì)之中時(shí)，就可形成星系、恒星、行星以及人類生命。沒有暗物質(zhì)，我們也不可能生活在這里。”
現(xiàn)代意義上的暗物質(zhì)概念zui早是由瑞士天文學(xué)家弗里茲-扎維奇于1933年提出的。當(dāng)時(shí)，扎維奇認(rèn)為，一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系簇即將分崩離析，但這種分離不是由常規(guī)的重力牽引所造成的，而是由不可見宇宙物質(zhì)所導(dǎo)致的。在扎維奇所描述的這種現(xiàn)象中存在的神秘物質(zhì)，由于它既不能反射光線，也不能吸收光線，用望遠(yuǎn)鏡根本無法觀測到它們，因此被稱為暗物質(zhì)。自1933年起，科學(xué)家們就一直在暗物質(zhì)是否存在這個(gè)問題上爭論不休。
2008年，“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡在一個(gè)遙遠(yuǎn)星系周圍的幽靈狀光環(huán)中發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的非直接證據(jù)。這種神秘光環(huán)就是當(dāng)恒星的光線經(jīng)過暗物質(zhì)時(shí)被彎曲所形成的。在此之前，由美國加州理工學(xué)院天文學(xué)家理查德-麥西所領(lǐng)導(dǎo)的一支科研團(tuán)隊(duì)發(fā)布了關(guān)于暗物質(zhì)的三維圖，這些三維圖揭示了暗物質(zhì)是如何附著于星系周圍以及相互之間是如何結(jié)合的。
暗物質(zhì)是由多種不可見粒子組成，這種說法既可以解釋宇宙中的“質(zhì)量缺失”現(xiàn)象，也可以為人類尋找暗物質(zhì)的道路指點(diǎn)方向。所謂的“質(zhì)量缺失”現(xiàn)象，就是指占宇宙四分之三質(zhì)量的物質(zhì)不見蹤影，利用牛頓引力理論根本無法解釋這種現(xiàn)象。暗物質(zhì)的不可見粒子可以用來幫助科學(xué)家理解為什么時(shí)間總是在向前運(yùn)動的。
吉爾摩認(rèn)為，“這一發(fā)現(xiàn)的真正影響是屬于心理方面的，它表明我們正在接近一個(gè)全新的物理學(xué)世界。我們都知道，宇宙中存在許多事物和屬性。對于粒子家族的這些新成員，所有事物和屬性都將要做出反應(yīng)。在現(xiàn)有許多zui神秘的問題中，時(shí)間為什么總是沿著單一方向前進(jìn)這個(gè)問題將通過暗物質(zhì)粒子來得到合理的解釋。”
許多科學(xué)家相信，暗物質(zhì)粒子將成為“超對稱性”理論的有力證據(jù)。“超對稱性”理論認(rèn)為，宇宙中的任何粒子都是成雙成對的，即它還有一個(gè)相對較重的伴侶粒子。發(fā)現(xiàn)“超對稱性”理論的證據(jù)也是歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)的主要目標(biāo)之一。
暗物質(zhì)粒子的奇特之處就在于，當(dāng)它們穿過某物體時(shí)，就像對方不存在一樣。根據(jù)它們的這種特性，科學(xué)家們將它們命名為“Wimps”粒子，即弱相互作用重粒子?？茖W(xué)家們相信，每時(shí)每刻，都有大量的“Wimps”粒子穿越地球，穿越所有事物，當(dāng)然也包括我們的身體。
科學(xué)家們之所以將“低溫暗物質(zhì)搜尋計(jì)劃”探測器安裝于幾百米深的地下礦洞中，就是為了防止太空中其他各種粒子對探測器的干擾，礦洞起到屏蔽作用。當(dāng)暗物質(zhì)粒子擊中探測器中的一個(gè)原子核時(shí)，就會引起原子核擺動?？茖W(xué)家們長期不懈地研究，也就是為了等待這一罕見的機(jī)會。“低溫暗物質(zhì)搜尋計(jì)劃”項(xiàng)目組共發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)暗物質(zhì)粒子擊中探測器中的原子核。
據(jù)巴維爾介紹，他們明年將對礦洞中的探測器進(jìn)行升級，然后再繼續(xù)搜尋更多暗物質(zhì)。
美科學(xué)家廢棄地下鐵礦中捕獲暗物質(zhì)粒子
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