首页 »

诺奖得主谈暗物质:探索暗物质,就是探索未知

2019/9/11 22:57:05

诺奖得主谈暗物质:探索暗物质,就是探索未知

浩瀚的宇宙中,所谓的真空是否真的什么都没有?除了我们熟知的原子、分子构成的普通物质,是否还存在未知物质和能量?

 

10月1日,李政道研究所首任所长、2004年诺贝尔物理学奖获得者、美国国家科学院院士弗朗克·维尔切克来到上海科技馆,揭秘暗物质。即使是国庆假期,报告厅里也座无虚席,就连过道也坐满了人。

 

暗物质能干扰星体引力和光波

 

过去,天文学家认为,天体的运动是由天体之间的引力引起的。离星系中心越近,引力越大,运动速度应该越快。然而,事实并非如此。

 

上世纪70年代,天文学家发现,很多天体的运转速度要比引力能提供的速度更快。于是,天文学家猜测,宇宙中存在一种看不见摸不着的神奇物质,为天体运转提供了额外的动力。这种物质就是暗物质。

其实,宇宙真空并不是什么都没有,而是充满了暗物质和暗能量。维尔切克说:“穷尽我们目前的认识和感知极限,一切由我们熟知的原子、分子构成的普通物质,只占宇宙的4.6%,剩下的则是暗物质和暗能量。根据现在的了解,暗物质约占宇宙总物质的24%,暗能量约占宇宙总能量的71.4%。”

 

暗物质之所以被称为“幽灵物质”,且至今还未探测到,是因为它的密度比电子和光子还要小,不带电荷,能够穿越电磁波和引力场,这也导致它和其他物质的相互作用很弱,也不与电子发生干扰,因此难以被发现。不过,维尔切克说,暗物质不但能改变星体运转速度,还能干扰星体发出的光波,其存在有蛛丝马迹可寻。

 

广义的“暗物质”是未知

 

据维尔切克介绍,目前全世界有20多个科研小组正在使用各种手段寻找暗物质,不过迄今为止,人们还没有找到它。至于哪一个团队最有希望探测到暗物质,维尔切克表示:由于不同团队使用了不同的探测方法和探测材料等,因此不具有可比性。

但不可否认的是,中国一直走在暗物质探测道路的前端。在四川凉山地下2400米,有着世界最深的暗物质探测实验室;2015年12月,中国首颗暗物质粒子探测卫星成功发射;去年7月,由上海交大的“PandaX”团队领衔的世界最大暗物质实验结果首次公布。

 

那么,暗物质的探测对于日常生活有何意义?现场有人向维尔切克提问。维尔切克回答说,目前看来,暗物质还未曾探测到,更不必说对人类社会产生什么实际的影响。重大的科研成果对人类的影响无法立竿见影,但毫无疑问,任何一项重大科学发现都必将改变世界。“虽然暗物质还未找到,探索行为本身会拓展人们认识宇宙的边界。正如天狼星的运动反常使得人们发现了白矮星的存在,粒子贝塔衰变的反常使得人们发现了中微子的存在,质子行为的反常使得人们发现了胶子的存在。”

 

在维尔切克看来,除了一般意义的暗物质,科学中还有一种“暗物质”值得所有人追寻,就是未知的东西。