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科學家發現暗物質存在的重要證据
美國太空网 |2009-04-07        
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自20世紀30年代,科學家提出宇宙可能存在暗物質的理論以來,這种物質就充滿了神秘色彩。如今,科學家稱他們可能發現了暗物質存在的重要證据。

從理論上講,暗物質若被摧毁,會留下一連串奇异的粒子。如今,科學家稱他們可能發現了這些暗物質殘骸的踪迹。這項發現或有助于證明暗物質的存在,揭示暗物質的构成。

基礎物理學領域重要發現

迄今,没人清楚暗物質究竟是一种什么物質,但科學家認為暗物質之所以存在,是因為來自看得見物質的的引力尚不足以説明星系shit~旋轉。一顆稱為PAMELA(反物質-物質探測与輕核天体物理學載荷)的意大利衛星日前發現了過量正電子粒子。正電子是電子的反粒子,又稱陽電子。PAMELA于2006年發射,用以測量太空中的輻射物。

這個正電子信號可能具有各种生成來源,一個最主要的候選是暗物質。宇宙大約98%的物質都是這种難以捉摸的物質。當兩個暗物質粒子相撞,它們有時會同歸于盡,釋放出一股能量,其中就包括正電子。這次任務的首席科學家佩爾基奥基奥・佩里扎(Piergiorgio Picozza)在接受太空网采訪時表示:“PAMELA發現了數量超過預期的正電子。許多人認為,這可能是暗物質的信號,因為就正電子而言,這种行為与暗物質的諸多理論极為吻合。”

如果這項發現最終被證實,其實也并不完全出乎科學家的意料之外,但恐怕會在科學界引發极大的反響。研究結果將會刊登在最新一期《自然》雜志上。美國密歇根大學天体物理學家戈登・凱恩(Gordon Kane)説:“過去二十年來,暗物質的這种信號一直被看作是潛在的重要標記,PAMELA任務的科學家可能看到了期待已久的那類物質。這极有可能是基礎物理學領域數十年來最重要的一項發現。”凱恩没有參与最新研究。

暗物質存在重要證据

通常情况下,當宇宙射綫与恒星之間的气体和塵埃中的原子相互作用時,正電子便會產生。不過,這种來源顰然并不能產生説明PAMELA發現的過量正電子。另一個可能性則是,PAMELA發現的正電子是由一种稱為脉衝星的具有短周期脉衝輻射的恒星產生的。

想要在這一選擇和暗物質之間做出區别,則需要更多的數据,無論是來自于PAMELA,邃是于去年發射的費米伽馬射綫太空望遠鏡。佩里扎説:“我們希望真的發現了暗物質,但現在我們需要更多實驗去佐證。”

即便如此,一些科學家仍對极有可能發現暗物質存在感到興奮不已。自20世紀30年代,科學家提出宇宙可能存在暗物質的理論以來,這种物質就充滿了神秘色彩。凱恩推測,研究結果雖未得到證實,但這不僅是暗物質存在的重要證据,而且邃提供了這种神秘物質构成的重要綫索。

“超對稱性伴侣”

暗物質是肉眼所無法看到的通過其對别的物質施加的重力進行間接觀測。凱恩個人認為,這些發現中的暗物質粒子稱為“wino”----一种中輕微子。從理論上講,中輕微子是一种粒子,作為電子、夸克等標准型粒子的“超對稱性伴侣”(supersymmetric partner)存在于太空。“wino”便是一种稱為W玻色子的“超對稱性伴侣”。

凱恩説:“它在湮滅中生成正電子方面效果尤為顰著,而正電子具有与這些研究結果相符的能量。”如果暗物質由中輕微子构成,那么物質粒子將成為其本身的反物質粒子,因為反中輕微子(anti-neutralino)其實邃是中輕微子。因此,當兩個暗物質粒子相碰撞時,它們就會像其他物質和暗物質的相互作用一様,走向自我毁滅之路。

幸運的是,這种現象發生的頻率不高。暗物質粒子被認為极其微小,兩個撞在一起的几率更是微乎其微,适于它們同歸于盡的理想條件恐几億分之一。這使得暗物質可以遍布宇宙,成為星系和星團构成的“脚手架”材料,即便每次兩個暗物質粒子近在咫尺,它們也不會毁滅自己。

縱然這种粒子湮滅事件极為罕見,但它們產生的正電子可以存活數百万年之久,所以,它們會長期在宇宙中飄蕩,使得PAMELA等探測裝置可以發現這些神秘物質的踪迹。

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