(轉)追蹤宇宙冷暗物質--中意科學家找到初步證據 徐彬 海東
安裝在意大利格朗薩索國家實驗室中的碘化鈉晶體陣列
宇宙中彌散著這樣一種尚未被人類所認識的粒子，它能穿過人體幾億次而幾乎不留下任何痕跡，如果這一發
現屬實，無疑是具有諾貝爾獎水平的。
宇宙是由各種物質組成的，有些我們看得見，有些我們看不見。宇宙中彌散著這樣一種尚未被人類所認識的
粒子，它是弱相互作用的，能穿過人體幾億次而幾乎不留下任何痕跡，這種粒子就是冷暗物質粒子。由意大利和
中國科學家組成的科研小組經過8年的攻關，最近公布了他們在位於阿爾卑斯山脈下一個岩層厚度達1000米的山洞
裏所做的實驗結果：用100公斤放射性很低的碘化鈉晶體陣列，經過600天的實驗後，尋找到了這種粒子可能存在
的初步證據，甚至還估計出這種粒子的質量大約是質子的50倍。
“一旦經過科學的重複證實這種弱作用粒子確實存在，將極大地支持超對稱粒子模型和爆炸宇宙論。不管最
終結果如何，這種新粒子對於粒子物理、天體物理及宇宙學的發展具有重大的科學意義，也會使人們對客觀規律
的認識大大向前推進一步。”在意中宇宙暗物質探測（DAMA）合作組中方首席科學家、中國科學院高能物理研究
所研究員戴長江道出了這項實驗的意義。美國南卡羅來納大學物理學家弗蘭克·阿維尼奧內則斷言，如果這一發
現屬實，無疑是具有諾貝爾獎水平的。目前，美國、法國、日本、西班牙等國的科學家們也都在夜以繼日地研究
宇宙冷暗物質。
從原子物理到原子核物理，再到今天的粒子物理，物理學的日臻完善已經能夠很好地解釋諸多複雜的自然現
象和物理規律。現在公認的宇宙學模型認為，宇宙大爆炸後經曆了超高能、高能、低能過程，對應的物理規律也
符合大統一、弱電統一和量子色動力學，宇宙大爆炸及其演化所產生的粒子則遵循這些規律。
然而，在宇宙中還可能存在著一些弱作用冷暗物質粒子，它們的形成及運動規律是現有粒子物理標準模型所
不能解釋的，於是科學家們又提出了超對稱粒子物理模型。現代天文觀測和爆炸宇宙論的研究表明，宇宙中的物
質絕大多數是暗物質，而暗物質中大多數是由非重子冷暗物質粒子組成的，目前科學界普遍認為，這種冷暗物質
粒子在宇宙中的含量超過20％。
據戴長江研究員介紹，現代的天文觀測已獲得宇宙中存在暗物質的初步證據，如宇宙螺旋星係中，星雲旋轉
速度幾乎不隨星雲盤徑向的距離而改變，以及在星係空間氣體輻射的X射線觀測中發現的氣體平均速度大於其逃逸
速度等，但要確認暗物質的存在及特性，尚需進一步的觀測數據及可靠證據。自1985年以來，宇宙中暗物質的研
究已成為天體物理、粒子物理和宇宙學的交叉熱點，其中對冷暗物質粒子———超對稱粒子的觀測研究是當今非
加速器物理實驗最熱門的課題之一。
由於這種冷暗物質粒子具有弱作用的特性，因此要在實驗室裏記錄和捕捉它極其困難。戴長江研究員介紹說
，目前，科學界一般用兩種方法來探測它。一是間接法，采用規模大、接收度高的地下大型中微子探測器或空間
磁譜儀，通過探測正反超對稱粒子湮滅所產生的次級粒子來確認，但此法由於中間過程多，待定參數也多，較難
獲得準確的觀測結果；二是直接法，即直接探測超過對稱粒子經過實驗晶體陣列時留下的極其微弱的作用信號，
此法由於超對稱粒子與其它物質發生作用的概率很低，因此需要研製相當規模的高靈敏度的探測係統和開發相對
應的實驗技術與方法。
據了解，目前意中DAMA組已將用於記錄超對稱粒子弱作用的碘化鈉晶體陣列由100公斤擴大到250公斤，仍由
兩國科學家合作，繼續日夜不停地觀測。我國已成立了由來自中國科學院高能物理研究所、清華大學、中國原子
能研究院等9家單位的近30名專家組成的科研隊伍，準備進一步觀測研究，“如果進展順利，估計5年內我們會拿
出一個確切的結果來”。戴長江研究員說。
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