全球所有科學(xué)團(tuán)隊(duì)均沒有100%的暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果。中國科學(xué)家下一步要從蛛絲馬跡中排除其他的可能性，如果發(fā)現(xiàn)只有暗物質(zhì)這一種可能，才能宣布找到了暗物質(zhì)。

(“悟空號”)

“中國科學(xué)家獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結(jié)果。” 北京時(shí)間 11月30日凌晨2點(diǎn)，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)在線發(fā)表了這一科學(xué)成果。

這一探測結(jié)果，基于“悟空號”暗物質(zhì)探測衛(wèi)星收集到的數(shù)據(jù)。暗物質(zhì)衛(wèi)星工程首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺副臺長常進(jìn)稱，“悟空”衛(wèi)星首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在~1TeV處的拐折。

“該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對于判定部分電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。”常進(jìn)表示。此外，衛(wèi)星的數(shù)據(jù)初步顯示在~1.4TeV處存在能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)。

并未100%確定發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)

暗物質(zhì)一直為科學(xué)界魂?duì)繅艨M。

首先注意到暗物質(zhì)的是瑞士天文學(xué)家Fritz Zwick，上世紀(jì)30年代他在研究Coma星系團(tuán)時(shí)，發(fā)現(xiàn)根據(jù)維里定理計(jì)算出的星系團(tuán)的總質(zhì)量，遠(yuǎn)大于根據(jù)發(fā)光度計(jì)算出來的星系團(tuán)質(zhì)量。他推測星系團(tuán)中存在著大量不發(fā)光的物質(zhì)，因而稱之為暗物質(zhì)。

此后，科學(xué)家用不同方法證明暗物質(zhì)存在的研究。美國天文學(xué)家Vera Rubin等測量發(fā)現(xiàn)星系的旋轉(zhuǎn)曲線，發(fā)現(xiàn)大半徑處的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)大于發(fā)光物質(zhì)給出的理論預(yù)期。如果引力理論正確的話，就需要引入看不見的物質(zhì)，來提供更大的引力以束縛住速度如此大的物質(zhì)。

現(xiàn)在科學(xué)界普遍認(rèn)為，暗物質(zhì)粒子具有電中性、大質(zhì)量(比質(zhì)子重許多)、長壽命(顯著長于宇宙的壽命137億年)、具有正常引力相互作用等性質(zhì)。按照歐洲普朗克宇宙探測器團(tuán)隊(duì)推算，宇宙的年齡為137.98 ± 0.37 億歲，由4.9%的普通物質(zhì)，26.8%的暗物質(zhì)和68.3%的暗能量組成。

用引力方法證實(shí)其存在后，科學(xué)家希望能從觀測或?qū)嶒?yàn)中發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的身影，可目前仍難尋其蹤跡。

2015年12月17日，中國成功發(fā)射了“悟空號”暗物質(zhì)探測衛(wèi)星，其核心使命是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)，并進(jìn)行天體物理研究。

通過尋找暗物質(zhì)湮滅或衰變的產(chǎn)物，來間接尋找暗物質(zhì)的“身影”，常進(jìn)形容這一過程為“根據(jù)兒子的基因，反推爸爸”。“現(xiàn)在的工作，是從蛛絲馬跡中把其他的可能排除掉，如果發(fā)現(xiàn)只有暗物質(zhì)這一種可能，就可以宣布找到暗物質(zhì)。” 常進(jìn)說。

“悟空號”衛(wèi)星每天繞地球15圈，每天獲得500萬個(gè)高能粒子;在軌運(yùn)行的前530天，共采集了約28億顆高能宇宙射線，其中包含約150萬顆25GeV以上的電子宇宙射線。

通過對這些數(shù)據(jù)的分析，能否說明科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)?常進(jìn)表示，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)量還不足以100%肯定發(fā)現(xiàn)了什么，“衛(wèi)星還在繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，希望通過后面的數(shù)據(jù)分析，科學(xué)家能弄清楚”。

發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)長路漫漫

全球有多支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)正在尋找暗物質(zhì)。

其中，清華大學(xué)的CDEX實(shí)驗(yàn)組，與上海交通大學(xué)PandaX實(shí)驗(yàn)組，通過尋找暗物質(zhì)粒子和核子碰撞產(chǎn)生的信號，各自獨(dú)立進(jìn)行直接探測;美國航天局的費(fèi)米大天區(qū)望遠(yuǎn)鏡(Fermi-LAT)、國際空間站上阿爾法磁譜儀2(AMS-02)、電子對望遠(yuǎn)鏡(CALET)和中國“悟空號”暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星(DAMPE)，通過研究探測銀河系內(nèi)的暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變產(chǎn)生的普通粒子，來間接探測暗物質(zhì)。

此外，還有科學(xué)團(tuán)隊(duì)通過對撞機(jī)探測方法，尋找高能粒子對撞產(chǎn)生的無法被探測器探測的暗物質(zhì)粒子引發(fā)的能量、動(dòng)量“丟失”過程。

僅僅對撞機(jī)一項(xiàng)，就花費(fèi)數(shù)百億美元，可暗物質(zhì)仍遲遲不“現(xiàn)身”。

2017年10月30日，意大利格蘭薩索國家實(shí)驗(yàn)室的XENON1T研究人員發(fā)表研究報(bào)告顯示，持續(xù)了30多年的暗物質(zhì)追尋之旅仍然毫無進(jìn)展。中國暗物質(zhì)研究人員在同一天發(fā)表研究報(bào)告，同樣是空手而歸。

據(jù)《自然》雜志報(bào)道，歐洲核子研究中心(CERN)使用太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的嘗試也未發(fā)現(xiàn)任何暗物質(zhì)粒子的蹤影，“物理學(xué)家在追尋暗物質(zhì)的旅途中越來越沮喪。”

目前暗物質(zhì)探索領(lǐng)域競爭激烈。中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)借助“悟空號”收集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析后得到的成果，與其他團(tuán)隊(duì)相比，高低如何?

“目前為止，所有科學(xué)團(tuán)隊(duì)均沒有100%的暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果，都只是看到跡象，分不出誰高誰低，誰更接近最后的結(jié)果。”常進(jìn)在成果發(fā)布會(huì)上，回答《財(cái)經(jīng)》記者提問時(shí)說。