为什么要探索宇宙:初窥隐匿的宇宙(2)

影子般的暗物质

最早的暗物质普遍存在的迹象，是瑞士天文学家弗里茨·兹威基在20世纪30年代发现的。当时他供职于南加利福尼亚州威尔逊山天文台，正在测量后发座星系团中星系的相对速度和平均速度，这一星系团距离地球3.21亿光年。动力学计算的结果显示，这个星系团应该早就从太空中消失了。然而事实是，后发座星系团已经存在几十亿年了。据他推断，这只能意味着，“宇宙中，暗物质的密度要远远大于可见物质的密度”。后续的研究表明，在宇宙的初创阶段，如果没有暗物质产生的引力将原始材料聚集在一起，星系永远都不可能创生。

暗物质并非比较不起眼的普通物质，这样解释远远不够。大量不可见物质，甚至排除黑洞、矮星、冷气体云以及被逐出出生之地的流浪行星这些暗淡的天体，它们的质量加起来也5倍于那些可见的普通物质质量的总和。因此科学家认为，暗物质肯定很奇异。理论物理学家在超对称量子物理领域所做的工作，已经魔法般地召唤出了许多种不可见物质，它们中的一种甚至几种，很有可能最终被证明就是暗物质。但是目前，各项实验的结果都不尽如人意，其中包括位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机，其结果都否定了几个版本的对称性。理论学界的氛围，如同理论学家自己常说的那样，“一片灰暗”。相较于将其精确地定义为暗物质，大多数科学家往往更愿意称自己是在寻找弱相互作用大质量粒子（WIMP）。

 

 

为什么要探索宇宙:初窥隐匿的宇宙

 

WIMP不与普通物质相互作用，而是只在它们之间相互作用，这个猜想已经被在子弹星系团中找到的证据证实。该星系团最初是由两个原始星系团碰撞产生的，距地球30亿光年。在美国航空航天局钱德拉X射线天文台的帮助下，天文学家在子弹星系团中心发现了大量热气体，而热气体通常被认为是普通物质碰撞产生的。但当天文学家追踪子弹星系团的引力场时，他们却发现了两个更为巨大的质量中心，也就是碰撞产生子弹星系团的那两个原始星系团，进一步说，这便是碰撞的中心。由此他们得出结论，虽然那两个星系团的可见物质结构像两列装满军火的列车，壮烈地相撞并融合在了一起，但它们各自所载的暗物质货物，却没有参与这次惨烈的碰撞，也即没有损失。

 

 

为什么要探索宇宙:初窥隐匿的宇宙

 

即使正如有些科学家预测的那样，暗物质粒子普遍地存在，成千上万的暗物质时时刻刻充斥在我们每个人的身边。而且，目前运行着的暗物质探测器，其科技水平之精妙简直如同法贝热彩蛋的艺术工艺。但暗物质的超然状态，还是让想要切实捕捉到它的实验者受到空前挑战。