粒子领域：暗物质的发现与研究

世界上所有的物质都是由原子组成，而原子之间还存在着一种物质，是我们看不到的暗物质。

在粒子物理学领域科学家们最关心的问题便是有关暗物质的研究，因为在整个宇宙中我们所能看得见摸得着的物质，如星球物体等其实才占了5%而已，而对于剩下95%可见物质，人类却几乎一无所知。研究粒子物理学的人大都很自豪。因为标准核心理论获得了巨大成功，它几乎解释了实验发现的一切粒子物理现象，然而从某种角度来看标准模型其实也很失败，因为他只能借势那不到百分之五的普通物质，对于暗物质和暗能量来说却根本摸不着头脑。

今天我就从3个角度来给大家讲讲关于暗物质的前世今生之谜，可能内容会比较难懂建议多看几遍。

第一：人类对暗物质的了解有多少其实早在1922年荷兰天文学家卡普坦就提出了暗物质的概念。所谓暗;是指这种物质自身不发射任何电磁波，我们无法看到它。具备物理常识的粉丝应该都知道，但凡有温度的物体总会发出一些波段的电磁波包括我们人体，其实也会辐射出红外线，只是我们的肉眼只能接触到可见光，其他光线必须借助成像仪才能看到。比如天文学家在进行天文观测时就会借助各式各样的天文望远镜，这些望远镜能收集星光所发生的不同不断电磁波从波长最长的无线电波，微波，红外线，可见光，到波长比较短的紫外线，X射线和能量最高的伽马射线。

然而所有这些强大的天文仪器却都没能观测到暗物质发出的任何电磁波，那么我们又是如何知道了暗物质的存在呢？讲到这里那就不得不提另一位女科学家 薇 拉- 鲁 宾。1970年的某天，她在研究星系自转速率时，发现观测到的星系转速要比预测结果大得多，如果不是被某种神秘物质束缚住的话，这些星系在如此高的转速终会分崩离析，这便是人类推测暗物质存在最早期的观测证据

第二：人类对暗物质都有哪些猜想，目前，粒子物理学家正常是从微观的角度揭示暗物质具体是由什么粒子构成的，我们知道暗物质一定在那里，但却并不知道暗物质到底长什么样。这就好比你听到隔壁班的女孩在说话，你知道女孩儿必然在那里，但却始终看不到她的脸庞。一般认为暗物质应该是由一种全新粒子构成，因为目前的粒子物理标准模型理论中，根本就不包含暗物质粒子，它肯定不同于我们已经知道的任何一种组成我们周围物质的粒子。根据天文学方面的观测证据粒子物理学家猜测暗物质粒子应该是不带电的稳定的粒子，可能不与普通物质粒子发生强相互弱相互和电磁相互作用，但却具备引力相互作用，即使目前科学界的暗物质模型多如牛毛，然而由于没有暗物质粒子的直接观测证据，在不同暗物质理论中粒子的性质差异依然很大。

第三：那我们该如何破解暗物质的难题，虽说目前天文学家已经积累了大量天文观测证据并证实了暗物质的存在，但是想要进一步深入了解暗物质究竟是什么，则需要粒子物理学家想办法探测到暗物质粒子本身才行，而如今有关它的探测实验也可谓上天入地。比如我国的暗物质粒子探测卫星悟空就是天上的探测，四川锦屏山上的熊猫X和CDX实验便是地下的探测，地下实验的优势在于，利用地下土层可以屏蔽宇宙射线的干扰获得更为纯净的信号数据。

除了这两种方式外，科学家还通过粒子对撞机主动探测暗物质，对撞机能把普通物质粒子加速到很高的能量让它们对撞，从而产生出暗物质粒子，比如在欧洲核子中心的大型强子对撞机上就有科学家在进行类似的研究，但遗憾的是尽管暗物质粒子探测实验已经开展了几十年，实验仪器的灵敏度也有了极大提高，但到目前为止我们还是没有发现能够让人信服的暗物质粒子信号。倘若在未来的某天科学家真能破解暗物质的真相那么一个全新的物理学时代也将正式开启。