看不见摸不着的宇宙暗物质东大教授只差一步就“抓”住它了

在科幻电影《地球大灭绝》中，一群科学家找到了一种神奇的物质，并通过它获取了超强的能量，甚至拥有了足以破坏地球的力量。影片中这种神奇的物质，被很多人认为就是今日名声赫赫的暗物质。

几天前，诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中向世界公布了阿尔法磁谱仪项目的最新研究成果，进一步显示宇宙射线中过量的正电子可能来自暗物质。而东南大学作为中国大陆地区首家与丁肇中合作研究暗物质的高校，也获得在国内发布该项研究成果的授权。那么，什么是暗物质?暗物质究竟是否存在于宇宙中?它的发现有什么意义?对于这些问题，江南时报记者日前从东南大学的科学家处探知一二。

暗物质究竟是什么?

看不见摸不着如空气般“存在”

所谓的暗物质究竟是什么东西?这一切还要从上世纪30年代说起。

据介绍，当时的瑞士天文学家茨威基发表了一个惊人的结论：在宇宙星系团中，看得见的星系等只占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。

也就是说，宇宙的实际质量，其实远远超过了我们看到的物质的质量之和，大批隐形的物质，占据了相当大的质量比重。在他看来，这些看不见的物质中就包含了暗物质。经过数十年的发展，人类对暗物质的认识已经深入了不少，但是还是没有人能够证明暗物质的存在。

“今天科学家普遍认为，宇宙中有90%的物质是暗物质，但是到现在为止人类还没有找到。”东南大学以罗军舟教授为代表的15人团队，承担了本次研究的大量工作。该团队的数据科学家东方副教授昨天告诉记者，当前想要直接证明暗物质存在极其困难，只能通过间接的方式来证明。

那么如果想要介绍暗物质应该怎么说?有人认为，暗物质从某种程度上说像空气，但是比空气神秘的多，它有重量，却几乎没有任何方法能够测量和看到它。

如何找到暗物质?

通过引力作用找到暗物质

“暗物质不发射、吸收或者反射任何波长的光线，因此这些神秘的物质是看不见的，但它们和普通物质之间存在引力的相互作用。”这是科学家寻找暗物质的唯一着力点。

“我们平时知道的电子，一般都带一个单位的负电荷，但是在宇宙中有一种电子与此相反，带的是一个单位的正电荷。”东方副教授说，这些特殊的正电子，就是找到暗物质的关键。为什么这么说呢?因为按照科学的假设，这些正电子产生于暗物质之间的相互碰撞，换句话说，通过研究这些正电子，有望间接证明暗物质的存在。

但是由于推断暗物质存在的理论，目前还是科学假设，如果想要证明暗物质存在，前提是要验证6个科学结论。

为此，包括东南大学等在内的科学家在做的一件重要事情，就是每天夜以继日地分析从太空中传回来的大量的数据，只要分析数据得出的结果符合6个科学结论，就可以证明暗物质是存在的。

寻找暗物质的进展如何?

验证工作已完成5/6

“从2002年开始，东南大学便开始与丁肇中教授合作，寻找暗物质。2011年，美国发射了专为寻找暗物质的AMS高能粒子探测器。”东方副教授说，这台仪器的主要作用就是，在太空中捕捉各种运动的粒子，然后分析这些粒子的质量、能量、速度等，并把数据传输回地球。

包括东南大学在内，全球共有美国、中国、德国、意大利等15个国家的科学研究机构的科学家，在实验室内耗费了大量精力，处理和分析这些从太空中传回的数据。而当前做这些工作的最核心的一件事就是，验证6个科学结论。

“1.随着粒子的能量不断提高，经过一个点后，正电子的能量逐渐增加;2.经过每个点后增加的速率，符合特定的非线性关系;3.在能量得到某一个量级之后，正电子的数目不断下降;4.下降速率满足特定的非线性关系;5.涨到一个拐点后下降，出现一个山峰状的图线;6.粒子来自四面八方，而非来自一个源。”

上面的6个看似晦涩难懂的理论，就是东大的科学家夜以继日希望通过数据分析验证的结论，而让人振奋的是，从去年4月到如今，当前前面的五个结论都获得了力的证据，只有第6个结论出现了3%的误差，“这表明我们的研究，获得了又一批有力的证据，取得了重大进展”!

暗物质的存在成为定局?

不到最后一刻依然存在变数

按照东大的科学家的说法，如果6个科学结论能够全部得到验证，基本上就可以确定暗物质的存在已经成为定局。但是由于当前第6个结论还处于论证之中，所以从严谨的态度说，依然不能够说暗物质的存在已经毫无悬念。

“哪怕前面的工作99%都成功了，最后的1%出现了差错，那可能还是无法证明暗物质是存在的，现在只能说已经取得了有利的证据，最终下结论还要等试验做完。”东方副教授表示，不过5个结论的验证，取得的成绩已经是突破性的，这标志着人类探索宇宙的行动，取得了极大的进步。

暗物质的发现将带来哪些?

广袤宇宙存的无穷能源将为人所用

虽然目前为止还不能够说，研究已经发现暗物质存在于宇宙中，但是人类对于暗物质的探索充满了热情。那么，暗物质的研究究竟有什么意义?

对此记者了解到，暗物质是人类21世纪想要解开的最大谜团，一旦暗物质被发现存在，意味着人类对宇宙的组成有了更为清晰的认识，之前的宇宙大爆炸猜想将获得理论依据。

而除此之外，更现实的意义在于，如果暗物质被证实存在，意味着宇宙间还有90%的物质一直没有被人类认识和利用，这些物质携带的大量能量，将成为人类取之不尽用之不竭的新的能源来源。

“将来人类完全可以制造一台专门的仪器，进入太空收集暗物质的能量，然后返回地球造福人类。”这是一名网友的畅想。对于这个想法，东大科研团队的熊润群博士给予了肯定，他说，从能量利用的角度出发，这个构想是完全可行的。而实际上，美国当前进行的暗物质探索研究，就是得到了美国能源局的大力支持的。