暗物质是什么 为什么要寻找暗物质
17日,中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”在酒泉卫星发射基地成功发射,它的使命就是用“火眼金睛”去寻找暗物质粒子存在的证据。
“这是中国科学家在太空中放置自己的高分辨高能空间望远镜。”暗物质卫星首席科学家、紫金山天文台副台长常进说,“它有望深刻地变革人类的宇宙观,实现空间科学重大突破。”
为什么要寻找暗物质?“宇宙中,我们能看见的物质,都因为带有电子而能‘发光’,我们能触碰一张桌子、一面墙,感觉到它们的存在,是因为有电磁场的相互作用。而暗物 质是不带电荷的,也没有电磁场的相互作用,能像幽灵一样穿透阻碍物,不着痕迹地从身边飞走。”常进说,“尽管我们周围存在暗物质,例如平均1立方厘米 的空气中可能就有上千颗暗物质粒子,但我们并不能看到或感觉到。”
科学家们认为,暗物质是宇宙大爆炸的产物,在宇宙演化中起着决定性作用,也决定着宇宙未来的命运。,暗物质和暗能量的研究在基础物理学中也有着重要意义,因为科学界公认的粒子物理标准模型仅能解释占宇宙4.9%的普通物质,却无法解释暗物质和暗能量。
,暗物质和暗能量被认为是笼罩在21世纪物理学上的两朵“乌云”。美国科学家在一份报告中列出21世纪要解答的11个科学问题,“什么是暗物质”被列在第一位。
科学界公认,揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次重大飞跃,将带来物理学的又一次革命。
中科院国家空间科学中心主任吴季说,暗物质粒子的探测目前是国际科学前沿竞争最为激烈的研究领域,全世界的科学家都在不遗余力地寻找暗物质、暗 能量及其隐藏的巨大科学宝藏。“可到目前为止,人们找到的还都只是一些疑似证据。”吴季说,“人类还没有找到它,也不知道其质量、性质,不能用物理学标准 模型去解释。”
暗物质距离人类生活如此遥远,为什么还要花这么多时间、精力和成本去寻找?科学家们回答,这一方面源自人类对于未知的好奇心和求知欲,另一方面,科学研究的价值和意义虽然有时在短期内无法显现,但往往能带来一些“副产品”,给科技和生活带来变革。
目前,国际上对暗物质探测方式主要分为3类。第一类是在加速器上通过两束高能粒子对撞将暗物质粒子“创造”出来,如欧洲核子中心的大型强子对撞 机;第二类是在地下进行的直接探测,各国有不少这样的实验项目,其中我国四川锦屏地下实验室是目前世界上最深的研究暗物质实验室;第三类是在太空进行间接 探测。
我国暗物质粒子探测卫星属于第三种方法。这种方法怎样寻找暗物质?常进解释说,世界上的物质都有反物质,当一个物质遇到一个反物质的时候,两者 都会被摧毁,由此产生巨大的能量。暗物质非常独特,它的反物质就是本身,如果暗物质粒子和自身的反物质粒子发生碰撞,产生的能量将更大。