據(jù)國外媒體報道，暗物質(zhì)約占整個宇宙量的23%，但長期以來，科學(xué)家們一直沒有找到暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。一個由多國科學(xué)家組成的研究小組日前表示，他們在實驗中首次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)。如果這一成果最終被證實，將會是現(xiàn)代物理學(xué)研究上最重大的突破之一。

　　首次找到暗物質(zhì)粒子湮滅證據(jù)

　　在最新一期出版的美國《自然》雜志上，來自美國、中國、德國和俄羅斯等國的科學(xué)家聯(lián)合公布了他們的這一最新研究成果。美國路易斯安那州立大學(xué)教授約翰-衛(wèi)菲爾表示，天文觀測已經(jīng)表明，宇宙的組成包括普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量，其中普通物質(zhì)僅占5%左右，而暗物質(zhì)則占了大約23%。盡管從上世紀30年代開始，天文大尺度觀測實驗多次間接驗證了暗物質(zhì)的存在，但物理上直接的觀測證據(jù)到現(xiàn)在還沒有找到，人類直到現(xiàn)在還沒有弄清楚暗物質(zhì)的物理本質(zhì)。在美國“南極長周期氣球項目”(ATIC)中，來自多個國家的科學(xué)家經(jīng)過近10年的觀測和研究，最終發(fā)現(xiàn)一些不明來歷的高能電子很可能是暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)。

　　約翰-衛(wèi)菲爾介紹說，在進行暗物質(zhì)的數(shù)據(jù)監(jiān)測時，他們在南極洲上空釋放了一個載有粒子監(jiān)控設(shè)備的探測氣球，并最終得到了令科學(xué)家們感到滿意的暗物質(zhì)粒子數(shù)據(jù)。美國“南極長周期氣球項目”的最主要目標就是在空間觀測高能宇宙線。科學(xué)家們早在1998年就提出可對其探測設(shè)備進行一定程度的改進，該探測器將可以同時觀測高能電子和伽馬射線。2000年，重達2噸的探測器在南極洲正式升空并進行觀測，這是世界上首次對高能電子進行高分辨觀測。科學(xué)家表示，以往學(xué)界普遍認為高能電子來源于超新星遺跡，并建立了太陽系高能電子流量模型。但在南極洲的第一次觀測結(jié)果表明，高能電子流量在3000億至8000億電子伏特能量區(qū)間遠遠超出了模型預(yù)計流量。這就意味著宇宙高能電子還有別的“起源”。

　　科學(xué)家們表示，高能電子究竟來自何處存在很多種可能，經(jīng)過分析，他們發(fā)現(xiàn)觀測結(jié)果與目前暗物質(zhì)理論模型相吻合，表明這些不明來源的高能粒子將有可能是暗物質(zhì)粒子湮滅時所產(chǎn)生的。這樣的研究結(jié)果讓科學(xué)家們感到非常激動，但研究小組組認為還需要對這一結(jié)果進行多次觀測驗證。為了進一步證實研究結(jié)果，此后的7年間，科學(xué)家們不斷改進設(shè)備和觀測方法的基礎(chǔ)上，又在南極進行了2次成功觀測。加上此前的觀測，他們共觀測到3000多萬個宇宙線粒子，經(jīng)過層層篩選，他們最終找到210個高能電子。這些結(jié)果均與第一次觀測結(jié)果吻合，讓研究人員對自己的觀測結(jié)果確信無疑。

　　這些高能電子的能譜流量與目前暗物質(zhì)理論預(yù)言的粒子模型吻合，所得到的低能參數(shù)也與歐洲與俄羅斯耗費數(shù)億美元研制的、專門用于尋找暗物質(zhì)粒子湮滅證據(jù)的磁譜儀探測器PAMELA所得到的結(jié)果完全吻合。這就表明這些不明來源的高能電子將有可能是暗物質(zhì)粒子湮滅時所產(chǎn)生的。目前高能電子的觀測精度還可以進一步提高，并不排除這些不明來歷的高能電子來自于太陽系附近的特殊天體。即使這樣，這也是人類第一次直接觀測到來自于“特殊天體”的高能電子。科學(xué)家表示，他們的研究目前才剛剛開始，要想得出最終的結(jié)論還有很長的路要走。今后，研究小組將進一步提高觀測設(shè)備精度，以期得出更加翔實的數(shù)據(jù)并找到更為充分的證據(jù)。

　　暗物質(zhì)的奧秘仍有待破解

　　幾十年前，暗物質(zhì)剛被提出來時僅僅是理論的產(chǎn)物，但是現(xiàn)在我們知道暗物質(zhì)已經(jīng)成為了宇宙的重要組成部分。暗物質(zhì)的總質(zhì)量是普通物質(zhì)的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同時更重要的是，暗物質(zhì)主導(dǎo)了宇宙結(jié)構(gòu)的形成。暗物質(zhì)的本質(zhì)現(xiàn)在還是個謎，但是如果假設(shè)它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那么由此形成的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)與觀測相一致。不過，最近對星系以及亞星系結(jié)構(gòu)的分析顯示，這一假設(shè)和觀測結(jié)果之間存在著差異，這同時為多種可能的暗物質(zhì)理論提供了用武之地。通過對小尺度結(jié)構(gòu)密度、分布、演化以及其環(huán)境的研究可以區(qū)分這些潛在的暗物質(zhì)模型，為暗物質(zhì)本性的研究帶來新的曙光。

　　在引入宇宙膨脹理論之后，許多宇宙學(xué)家相信宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的(這一臨界值用于區(qū)分宇宙是封閉的還是開放的)。與此同時，宇宙學(xué)家們也傾向于一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質(zhì)的形式出現(xiàn)。如果人類不了解的性質(zhì)，就不能說我們已經(jīng)了解了宇宙。現(xiàn)在已經(jīng)知道了兩種暗物質(zhì)--中微子和黑洞，但是它們對暗物質(zhì)總量的貢獻是非常微小的，暗物質(zhì)中的絕大部分現(xiàn)在還不清楚。

　　暗物質(zhì)無法被人類直接觀測得到，但它卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到。科學(xué)家曾對暗物質(zhì)的特性提出了多種假設(shè)，但直到目前還沒有得到充分的證明。新理論認為，在地球與月球之間存在著大量神秘的暗物質(zhì)。這一觀點也許可以用來解釋所謂的“飛行異常”奇怪現(xiàn)象。當太空飛行器進入太空之前、尚在地球周圍不斷加速的過程中，所有飛行器都曾有過奇怪的速率變化過程。而根據(jù)已知的萬有引力定律，不應(yīng)該出現(xiàn)這種現(xiàn)象。于是有些科學(xué)家認為，這種飛行異常表明現(xiàn)有物理定律以及萬有引力定律存在問題，愛因斯坦的廣義相對論需要修正。當然這只是一種較為激進的看法。