丁肇中:暗物質研究或將有大突破

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【大紀元2013年02月23日訊】(大紀元記者海寧編譯報導)幾十年來,被稱為「暗物質」的奇異物質一直在嘲弄物理學者,挑戰我們對宇宙的傳統認識。今天,科學家們相信,借助價值幾十億美元的儀器,他們比任何時候都接近揭開謎底:第一批證據將會在幾週後問世。諾貝獎得主丁肇中多領導的研究團隊將在近幾週宣布研究重大突破。

法新社報導,在美國科學促進會(AAAS)年會上,芝加哥大學凱夫利宇宙物理研究所主任特納(Michael Turner)說:「我們很興奮,相信我們將會有一項重大發現。」

暗物質對物理學裡的所謂「標准模型」提出了挑戰。雖然「標準模型」(Standard Model)在尋找控制我們日常生活的穩定粒子和力方面精妙且有用,它對宇宙的解釋一鱗半爪。一方面,雖然我們知道測量和利用重力以滿足我們的需要,標準模型卻無法解釋引力。另一方面,標準模型僅能夠解釋宇宙中4%~5%的物質。餘下的物質裡,暗物質占23%;暗能量,一種神秘的促使宇宙擴張的力量,占72%~73%。

特納說:「在宇宙學裡,我們現在瞭解到這些神秘的暗物質維係著宇宙中的所有星系。令人神往的是我們有暗物質是新型物質的鐵證。但在標準模型無法解釋暗物質。」

80年前,瑞士天體物理學者茲威基(Fritz Zwicky)發現可觀測的星體和星系和沒有足夠的質量和引力把它們維繫在一起,因此提出了暗物質理論。

一些理論學者認爲,暗物質由被稱為「弱相互作用超重粒子」(WIMPs)的奇異粒子構成,稍縱即逝。正如它們的名字暗示的一樣,WIMPs只和標準模型中的可見物質發生弱相互作用。

但是,這可能仍然不是全景。哈佛大學的蘭道爾(Lisa Randall)說:「真正的問題是爲什麽暗物質的能量是普通物質的六倍。也可能是十萬億倍更大。這說明也許有其他我們能夠檢測到的相互作用。」

高功率儀器追蹤宇宙粒子

爲了追蹤這些幽靈粒子,物理學者借助于幾種方法和工具。其一是搭乘國際國際空間的阿爾法磁譜儀(AMS)。它可以檢測暗物質粒子碰撞時發出的伽馬射綫。諾貝爾物理獎得主、麻省理工學院教授丁肇中主持這項二十億美元的計劃。他表示,第一批結果將在兩到三週内發表。丁肇中不願透露細節,只是說這些高度令人期待的結果會讓人類對暗物質的性質有更好的認識。

科學家們使用的另一個工具是南極中微子觀測站(South Pole Neutrino Observatory)。該站追蹤亞原子粒子中微子。物理學者認爲,暗物質穿過太陽時與質子的相互作用產生了中微子。

第三件武器是日内瓦附近的大型強子對撞機(LHC),世界上最大的粒子對撞機。物理學者咸信,LHC的功率大到足以粉碎電子、夸克和中微子來發現暗物質。

去年七月,LHC物理學者宣佈他們找到了據信是希格斯波色子(Higgs boson)的粒子。此粒子給予其他物質質量。希格斯波色子是標準模型的關鍵缺環。加州理工學院教授斯賓諾普魯(Maria Spiropulu)說:「暗物質粒子很重。這是我們建造LHC的原因之一,並非只是爲了尋找希格斯波色子。」

(責任編輯:張東光)

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