宇宙其餘部分在那裡

宇宙中物質大部分都是我們所看不到的
我們所在宇宙的大部分是不可見的,只能通過它們對其他物質施加的引力作用才能感知到它們的存在。並且到目前為止,科學家對於這些看不見的物質究竟是什麼,以及為何它們會構成我們所在宇宙如此大的一部分幾乎仍然一無所知。他們將這種物質命名為暗物質,它們佔據了我們整個宇宙中物質總量的八成。那麼這構成宇宙大部分的神秘物質究竟隱匿在何處?科學家何時才能找到它們?

暗物質可能是什麼?美國麻省理工學院的物理學家特雷西·斯拉特爾(Tracy Slatyer)表示,如果暗物質粒子的質量是小的,那麼科學家們要想實現對它們的直接探測將會困難重重。斯拉特爾認為,組成暗物質的可能是一類全新的粒子。他說:如果暗物質粒子的質量低於1 GeV,那麼運用傳統實驗方法想要進行直接探測將會非常困難,因為其探測原理是觀察原子核出現的無法解釋的晃動訊號,但如果暗物質粒子的質量遠小於受到撞擊的原子核質量的話,那麼這樣的晃動信號將會非常微弱。質子,也就是氫原子的原子核,其質量不會小於938 MeV,因此一個質量僅有KeV量級的粒子,其質量值就比質子小了一千倍。斯拉特爾表示:想像一下讓一個乒乓球去撞擊一個保齡球,你會發現保齡球根本就不會動,這其中的道理是一樣的。

美國夏威夷大學物理學教授傑森·庫馬爾(Jason Kumar)表示,暗物質之所以顯得如此神秘,其中一個很重要的原因就在於科學家們認為他們了解,至少在一定程度上了解宇宙大爆炸時期的核合成過程,也就是宇宙中物質產生的機制。此前成功預言了希格斯-玻色子(Higgs boson)存在的粒子物理學標準模型到目前未知一直都十分成功,因此除非所有人都犯了某種根本性錯誤,否則很難解釋為何到目前為止全世界仍然沒有能夠探測到暗物質粒子。

如果暗物質粒子與現有模型預測的結果非常不同,那麼一種可能便是我們的加速器將很難探測到它們的存在。類似大型強子對撞機(Large Hadron Collider)這樣的裝置更擅長搜尋具有強核力相互作用的物質,因為它們會衰變成為其他類型的粒子。如果暗物質粒子也具有類似性質,那麼像大型強子對撞機這樣的設備就有希望能夠找到它的踪跡,但如果不是這樣,那麼情況就會完全不同了。

【圖、文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

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