暗物质不“暗”会怎样？科普来了

来源：人民日报

原标题：暗物质不“暗”会怎样（唠“科”）

在宇宙尺度上，各类天体的分布和运动状态完全是由所有物质的引力决定的。通过观测可见天体的分布和运动状态，科学家确定，目前可见天体提供的引力远远不能解释我们所观测到的事实。由此推测，星系中可能还存在大量的神秘物质，提供了额外的引力——这种神秘物质就是暗物质。

暗物质“暗”吗？目前来说，是的。它不发生电磁相互作用，无法发出、反射或吸收光，因此无法用常规的光学望远镜观测。实际上，暗物质尚未被人类既有的各种仪器所“看见”。

“看”不见也摸不着，却很重要。作为宇宙中的“无形力量”，暗物质无处不在，和暗能量一起，占据宇宙的大部分。暗物质提供的引力决定了宇宙物质的分布和演化。

因为自身的引力，暗物质也会互相吸引从而形成结构，我们称之为暗物质晕。一个和地球质量相同的球形暗物质晕，其直径差不多有1光年。

按照科学界的主流计算模型，假定暗物质粒子为质量100GeV（约100个质子的质量）的超对称粒子，那么，我们周围暗物质粒子的密度大约为每立方米5000个。由此可见，每秒钟都会有暗物质穿过我们的身体，我们对此却毫无察觉。曾经有科学家严肃地思考暗物质粒子是否会影响人类日常生活。但因为我们对暗物质的认识实在有限，许多问题的答案始终是“雾里看花”，暗物质也成为笼罩在自然科学领域头顶的一朵“乌云”。

随着科学的飞速发展，人类积极尝试各种方法，努力“看”清暗物质。如何让暗物质不再“暗”？大型加速器尝试通过高能粒子的碰撞生成暗物质粒子；埋藏在地层深处的暗物质粒子探测器，在一个杜绝干扰的“纯粹”环境里静静等待暗物质的拜访；太空中的暗物质探测器，尝试捕捉暗物质粒子之间相互碰撞、湮灭所迸发的高能光子和电子信号；不同的天文望远镜则通过引力透镜、动力学、星系巡天等各种天体物理方法，尝试限制暗物质粒子的属性……

一旦在暗物质探测中获得显著进展，意味着什么？我们所熟悉的元素周期表中的所有元素，还有各种粒子，包括夸克、电子、质子、中微子、光子等，仅仅占了所有物质成分的一小部分，其余部分蕴藏着海量未知的秘密。就像100多年前出现的相对论和量子力学对科学产生巨大影响，一旦揭开暗物质的“神秘面纱”，是否会让人类超越现在的认知，将科学技术提升到新高度？是否能更深入地了解宇宙的本质，帮助人类打开未来发展大门？我们对这些问题的答案充满期待。

（作者为中国科学院国家天文台首席科学家）