美国科学家发表文章称，探测器出现两次微小颤动
暗物质真的找到了？ 
 
 
科学家根据预测结果绘制的暗物质三维示意图。资料图片
 
 

一则“疑似”发现暗物质的新闻让整个物理学界兴奋起来。美国“低温暗物质探测”（CDMS）项目组科学家近日宣称，他们已经捕获到暗物质粒子。如果这一发现最终得到证实，它将成为物理学领域最重要的发现之一。

1 间接推导认定暗物质

什么是暗物质？原来，科学家在建立宇宙模型的时候，发现一个问题：如果让这个模型说得通，那么就要假设其中有些能量和物质是我们还没有发现的。它们被称为“暗能量”和“暗物质”，其共同点是“暗”，不发光，和通常物质的作用也很微弱。根据这一假设，科学家一般认为宇宙中能量的95%不是寻常的物质和能量，大约72%左右是暗能量，23%左右是暗物质。设想有这么一个人，他在黑夜里穿着黑衣服，你看不到他；如果他直直地向你冲过来，不会把你撞倒，而是毫无声息地从你身体里穿过去，你如何发现他？暗物质有点像这样的人。科学家们想可能总有一些蛛丝马迹会“出卖”它，比如它可能会留下脚印，可能会有气味，如果它受伤了，可能会流出能够看得见的血，或许有一天它会撞上一面它无法穿过的墙。

自从“暗物质”的理论被提出之后，科学家一直在致力于寻找暗物质存在的蛛丝马迹。1933年，天文学家泽维基（Zwicky）发现一个星系团中的星系速度比预期的要快。根据牛顿万有引力定律，这意味着星系之间还有很多我们没有看到的物质，当时科学家管它们叫“丢失了的物质”。1975年，人们肯定了星系内也含有很多不发光的暗物质，并通过引力来推测暗物质的存在。2008年下半年，两个独立的实验似乎探测到了暗物质辐射出的电子和正电子。这两个实验分别是ATIC和PAMELA。ATIC是先进离子量能器的简称，而PAMELA则是反物质探测和轻原子核天体物理卫星荷载的简称。

2 精密探测器抖两抖

以上这些证据，都只是用间接的方法推导出暗物质的存在，但最近低温暗物质探测实验（CDMS）小组在《自然》杂志上发表论文称，他们可能直接探测到了暗物质撞击靶板。暗物质很少和其他物质发生反应，为什么能够探测到呢？中科院理论物理所研究员李淼表示，暗物质虽然“很难”，但也不是“不可能”和其他物质发生反应。绝大多数暗物质都有着很大的运动速度，因为它们很少和其他物质发生反应，所以没有什么能让它们慢下来。科学家们希望暗物质中的重粒子“弱作用重粒子”（WIMP）在高速穿过宇宙的过程中，能正巧撞在CDMS的探测器上。

现在CDMS探测器已经发展到第二代“CDMS-2”。CDMS-2位于美国明尼苏达州的一个废弃的铁矿井中，深入地下780米。上面的地层可以阻隔X射线等大多数宇宙射线。试验装置的探测器靶是一个被冷却到接近绝对零度的锗块，低温消除了锗分子本身的振动，是CDMS的关键技术之一。科学家认为，这样就可以探测到WIMP对锗原子核的扰动。为了隔绝任何“闲杂粒子”的侵扰，CDMS被几层防护装置密封起来，其中一层是从一艘100多年前沉没的法国沉船上打捞出来的4.5厘米厚度铅块。之所以用这种“文物”级的铅块，是因为经年累月，它的同位素衰变辐射已经变得很弱了，可以避免它自身的辐射影响到锗靶。这样，锗靶身处幽暗阴冷的密室中，如果有微微的颤动，那就很可能是穿越宇宙的暗物质“WIMP”穿越重重阻隔，和锗靶有了“一撞之缘”。就这样，在两年的时间里，CDMS-2探测到了两次微小的颤动。CDMS一抖，物理学家们也跟着虎躯一震———天呐，暗物质大人亲自现身了吗？

3 铁证还要再等等

且慢，CDMS小组的负责人乔蒂·库雷（Jodi Cooley）出面强调，他们看到的两次信号有可能只是背影噪音。因为实验仪器极其精密，所以内部的某些扰动也可能会被误读为对暗物质“WIMP”的反应，误读的可能性有多大呢？库雷认为有25%。她无奈地说：“我们的结果不能被解读为WIMP和物质发生作用的重要证据。”但同时她认为，也不能完全否定两次读数是WIMP造成的可能性。在《自然》杂志上发表的文章中，CDMS小组表示只有得到了5个读数，才能作为找到暗物质“WIMP”的铁证。

12月7日，CDMS小组的文章在《自然》杂志上发表之前，就已经有人在粒子物理学博客“共振”（Resonaances）上发布消息，说暗物质已经被找到了。该消息引起了这个圈子博客的大合唱。所以当大家听说“这还只是传说”的时候，不免感到失望。CDMS小组表示，他们会不负大家的希望，继续把寻找暗物质的事业进行到底。他们现在正在安装“超级CDMS”，它将装有更多的锗靶，这样暗物质打在上面并和锗原子发生反应的可能性将大大增加。超级CDMS将在2010年安装完毕，现在我们能做的只是静静等待。

采写/本报记者 刘铮