暗物质之谜揭晓：岩石覆盖最深的暗物质实验室

2023-11-05 理论教育版权反馈

【摘要】：科学家们把这些看不见但有质量的物质叫作暗物质。一开始，科学家们认为，这些物质应该就是黑洞。可是，暗物质不会发出任何光线，也几乎不与任何我们已知的物质发生作用。为了寻找到这种微小的暗物质粒子，科学家们分成了两个探索方向。上天，就是发射暗物质探测卫星，到宇宙中寻找。这几十年来，无数的科学家想尽了一切办法，上天入地寻找暗物质。我国在四川的锦屏山建成了世界上岩石覆盖最深的暗物质实验室

为什么太阳系中所有的天体都会围绕着太阳旋转呢？就是因为太阳的质量比其他所有天体的质量都要大得多。万有引力的大小就与质量有关，两个物体的质量越大，离得越近，那么它们之间的万有引力就越大，反之则越小。地球之所以能绕着太阳一圈一圈地转，而不飞离太阳，就是因为太阳对地球的引力牢牢地吸住了地球，就好比链球运动员甩动链球时牢牢抓住了链子。如果松手，链球就飞出去了。

我们身处的银河系就像一个巨大的陀螺，所有的恒星都围绕着银河系的中心旋转

我们身处的银河系就像一个巨大的陀螺，所有的恒星都围绕着银河系的中心旋转。如果没有万有引力，银河系就会分崩离析。这就好像我们用沙子做一个陀螺，把这个陀螺旋转起来，那么转速一快，沙陀螺肯定会散架，因为沙子与沙子之间的结合力不足以提供足够的强度。要想让沙陀螺不散架，就得拿胶水和在沙子里。在我们的银河系中，万有引力就是胶水，这个胶水的强度决定了陀螺的转速最高能到多少。

薇拉·鲁宾（Vera Rubin，1928—2016），美国天文学家，研究星系自转速度的先驱。其知名的研究工作是发现了实际观察的星系转速与原先理论的预测有出入，这个现象后来被称作星系自转问题

20世纪六七十年代，美国有一位叫鲁宾的女天文学家，她用了10多年的时间，仔细测量了银河系的转动速度。结果，她惊讶地发现，我们的银河系似乎转得太快了。因为，把银河系中所有可以看见的物质全部算上，产生的万有引力也远远不够维持银河系转动所需要的结合力。这就好像是有一个小孩甩起了一辆卡车一样令人不可思议。唯一合理的解释就是，银河系中一定还存在着大量不发光的物质，而这些物质的质量总和要远远多于发光的物质。科学家们把这些看不见但有质量的物质叫作暗物质。

暗物质到底是什么东西呢？这个问题从20世纪末开始，吸引了越来越多的科学家去研究、探索、观测。

一开始，科学家们认为，这些物质应该就是黑洞。黑洞就是不发光，但是有质量的天体。问题是，这个假设很快就遇到了麻烦。因为，银河系缺少的质量实在太多了，如果这么多的质量都属于黑洞，那么银河系中就应该有非常多的黑洞。可是，天文学家们观测了几十年，也仅仅在银河系中找到了十几个可能是黑洞的天体，实在少得可怜啊。看来，暗物质不是黑洞。

这就好像是小孩令人不可思议地甩起了一辆卡车。唯一合理的解释就是，银河系中一定还存在着大量不发光的暗物质(www.chuimin.cn)

又有一些科学家怀疑，暗物质是飘浮在宇宙中的粒子，这些粒子每一颗都比针尖还要小几亿倍，但是它们的数量庞大，充满了宇宙中的每一个角落。如果真是这样，那么我们每一个人都是在暗物质构成的海洋中潜水。可是，暗物质不会发出任何光线，也几乎不与任何我们已知的物质发生作用。

为了寻找到这种微小的暗物质粒子，科学家们分成了两个探索方向。一个方向是上天，一个方向是入地。

上天，就是发射暗物质探测卫星，到宇宙中寻找。全世界有很多国家都发射了暗物质探测卫星，我国也不甘落后，在2015年成功发射了“悟空号”暗物质探测卫星。

入地就是到深深的地洞中寻找暗物质。为什么要下到地下呢？因为在深深的地下，厚厚的岩层挡住了人类已知的绝大多数粒子，这样就能在地下获得一个相对很纯净的空间，因而就更容易发现暗物质的蛛丝马迹。2012年，我国在四川的锦屏山建成了世界上岩石覆盖最深的暗物质实验室。

这几十年来，无数的科学家想尽了一切办法，上天入地寻找暗物质。就好像是一次大规模的、全世界科学家合作的犯罪现场调查，每一队科学家都领取一片搜索范围，然后一寸一寸地寻找罪犯留下的踪迹。

虽然到我写这本书时，我们还没有确定暗物质到底是什么，但是，相信在不远的将来，人类的科学家一定能揭开暗物质的秘密，让它显出真容。

我国在四川的锦屏山建成了世界上岩石覆盖最深的暗物质实验室