暗物质被发现了？国外团队接收到异常信号

未知 2021-08-12 13:59

暗物质被发现了？国外团队接收到异常信号

笔者听过这么一种说法，当你觉得自己的认知已经达到无人能及的水平时，去看看宇宙吧。确实，在宇宙面前人类显得无比渺小，因为以人类目前的认知水平无法揭开宇宙的所有秘密，因此为了解释还不清楚的现象、原因，科学家会运用推测能力来提出理论假设，暗物质就是这种认知宇宙方式的产物，它还处于理论中，尚未被真实发现。

为了搜寻暗物质，不少国家都致力于提高科技水平、研发先进探测设备、建造高级实验室。然而为此花下重金的国家至今仍未搜寻到暗物质的存在，这确实是一件令人沮丧的事。最近，意大利格兰萨索国家实验室对外宣布了他们在搜寻暗物质工作中发现了异常信号，而且该信号较有可能是暗物质粒子发出的。

何为暗物质？

在宇宙中，最神秘的天体莫过于黑洞，因为它不可见。同样的，被科学家们公认为最神秘的物质则是暗物质，同样因为它不可见。尽管人类无法通过肉眼或者探测仪器直接观测到暗物质的存在，但是天文学家在研究星系和星系团稳定性的过程中，发现暗物质是必不可少的因素。

根据史料记载，暗物质这个概念最早是由天文学家卡普坦于1922年提出的，当时这个概念的定义便是“存在于星体周围所看不见的物质”。随着科学家在宇宙中的发现越来越多，暗物质的理论存在逐渐被广泛接受。然而将近一百年过去了，暗物质依然只存在于理论上，现实中并未被真实发现过，因此世界上不少物理学家致力于寻找暗物质。

暗物质之所以不可见，是因为它不能够发生电磁作用，也不能和光子相互作用，这也被认为是它能够促进星系和星系团稳定性的原因之一。

关于暗物质，科学界提出了哪些候选者？

从事暗物质研究的科学家们在长期的研究中发现了暗物质一些独特的特性，并据此提出了三种较有希望的“候选者”，它们分别是WIMP、轴子和惰性中微子。

WIMP，是弱相互作用有质量粒子的简写，根据理论研究该粒子的性质属于电中性和色中性，会产生弱相互作用。此外，这种粒子是目前被讨论度最高的一种，因为科学家们发现它能够较好地解释暗物质密度问题。

轴子是仅次于WIMP的热门候选者，这种粒子拥有质量轻的特点，如果拿它和原子质量相比的话，两者之间的差别就像蚍蜉和大树。惰性中微子是第三个候选者，这种粒子只参与引力的相互作用，不参加其它力的作用，因此现实存在的可能性比较小。

各国物理学家怎么搜寻暗物质？

根据理论研究，宇宙中暗物质的占比高达85%左右，因此许多国家都在太空中对暗物质进行搜寻。以中国为例，我国曾于2015年12月发射了“悟空号”暗物质探测卫星。由于WIMP之间的碰撞会产生异常的伽马信号，因此该探测卫星旨在探索特定能段内的伽马信号。但这种方式受到了不少宇宙辐射的干扰，从而增加了搜寻暗物质粒子的难度。

暗物质不仅存在于宇宙中，地球上也应该存在暗物质，因此有的国家将探索暗物质的场所设置在地下深处，因为地下实验室可以减少宇宙射线的干扰。此次意大利格兰萨索实验室便建在地下深约1400米的地方，同时那里部署了如今世界上探测能力最强的暗物质探测器XENON1T。

XENON团队在搜寻中遭遇了波折

实际上XENON团队早在2006年就着手开始暗物质的搜寻，他们先将WIMP作为候选者，因为它一直都是暗物质研究领域的主要方向，而且实验中可以利用氙原子与其相撞产生闪光的原理来进行观测。然而对WIMP的搜寻进行了十多年后，XENON团队仍然没有取得实质性的进展，于是他们萌生了搜寻另一种候选者轴子的想法。

该研究团队最终发现了什么？

前面介绍过，轴子的质量要比WIMP小得多，因此无法用原来那套探索WIMP方法来搜寻轴子，因为轴子根本撞不动氙原子。但是研究人员发现，轴子可以与氙原子中的电子相撞，从而产生可被探测的信号。于是该团队在接下来的两年里进行了上百次实验，根据记录有285次实验中出现了电子被撞击后的闪光。

实验过后研究人员对这285次实验的结果进行分析，发现有232个结果是干扰噪音形成的，而剩下的53个未知信号中则有可能诞生新的发现。

未知信号是轴子撞击电子发出的信号，还是其它信号？

XENON团队认为未知信号既可能是轴子撞击电子发出的，也可能是太阳中微子发出的。如果是前一种可能性，那么完全符合研究人员的期待。而且根据该团队的研究分析，从物理学上来看，该信号是噪音的概率大概为5000分之一，而物理学上规定信号是噪音的概率小于350万分之一才算是新“发现”，由此可见此次研究还无法证明暗物质被搜寻到了。

最后

至于哪种可能性更接近于现实情况，XENON团队表示目前还需要进行深入研究才可能会有结果。据了解该团队在结束了上一阶段的研究之后，已经在筹备下一阶段长达5年的研究计划，他们同样还继续搜寻暗物质。不少他国科学家对这一实验室表示期待，说不定未来某一天，暗物质就在那里被人类发现了。