本報記者張 曄

　　“黑夜給了我黑色眼睛 我卻用它去尋找光明。”

　　詩人筆下的理想世界，是從黑暗走向光明；科學家眼光卻從光明投向黑暗，即使是這種“暗物質”從未也根本無法被我們所“看”到。

　　9月29日，暗物質衛星首席科學家、紫金山天文臺常進研究員向記者透露：我國科學衛星系列首發星——暗物質粒子探測衛星，將於今年12月在酒泉衛星發射基地發射升空，這是迄今為止觀測能段範圍最寬，能量解析度最優的空間探測器，超過國際上所有同類探測器。

　　這顆衛星的最重要使命是尋找暗物質存在的證據。那麼，什麼是暗物質？找到它難在哪？探索它又有何意義？

　　籠罩在21世紀物理學上空的“烏雲”

　　“每時每刻，都有無數的暗物質粒子穿過我們人體，但是它太弱了，人完全沒有感覺。”暗物質衛星總設計師伍健説。

　　雖然，人的身體忽略了暗物質粒子的存在，但是科學家不能。

　　因為根據引力效應，天文學家估算出，宇宙由27%的暗物質、68%的暗能量和5%的普通物質組成。在宇宙中佔比最多的東西反而是人類最難了解的，這讓物理學的天空懸著一朵“烏雲”。這些看不見的“大多數”就像披上了隱身衣一樣神秘。

　　為了撥開這朵“烏雲”，科學家從20世紀30年代至今，從未停止對暗物質的探索。

　　一般情況下，憑藉肉眼或借助工具就能看到普通物質，即使它們藏身於最黑暗的角落，只要有光照總能被發現，但暗物質是個例外。

　　它不發光、不發出電磁波、不參與電磁相互作用，它無法用任何光學或電磁觀測設備“看”到。人類只能根據萬有引力作用推斷出它的存在。

　　暗物質難以探測，還在於它密度小、速度快，難以捕捉。科學家測算，暗物質粒子每秒的運動速度為220千米，是56式半自動步槍子彈出膛速度的300倍。

　　李政道先生曾認為，對暗物質的研究將預示著物理學的又一次革命。

　　科學家們相信，了解暗物質的性質就可能了解更加深刻、基本的物質構成的規律。同時，對於人們理解宇宙中星系、星系團等如何在宇宙演化過程中形成，也具有重要的意義。

　　找到了暗物質價值多少

　　“我的確想不出發現暗物質會有什麼應用價值，”暗物質衛星科學應用系統副總設計師範一中撓了撓頭説，“不過，我倒是曾經鼓勵學生努力學習，將來研究成功了可以開個暗物質專賣店。”

　　他的這番話讓人哄堂大笑，也讓首席科學家常進聯想到上世紀的另一個重大物理學發現。

　　“當年，愛因斯坦也想不到量子力學和相對論有什麼應用價值，但是今天我們每個人用到的手機等通訊設備，哪一個離得開這些科學發現？”

　　楊振寧先生曾對暗物質作如此表述，所謂暗物質、暗能量就是非常稀奇的事物，這裡面可能引出基本物理學中革命性的發展，假如一個年輕人，他覺得他一生的目的就是要做革命性的發展，他應該去學天文物理學。

　　現在，暗物質被證實存在，已經給人們的觀念帶來極大的衝擊和突破。之前，人們無法想像這種看不見摸不著的物質在宇宙中竟佔有如此大的比重。因此，對暗物質的研究和探尋已經成為一個非常熱門的話題，甚至就連熱門美劇《生活大爆炸》裏的男主角“謝大耳朵”也“轉行”研究了暗物質。

　　科學家相信，通過探索“不可見宇宙”如何影響銀河系和宇宙的過去、現在和未來，人類最終一定能夠了解宇宙的起源。很多物理學家和天文學家已經開始有預感：今天物理學面臨的狀況與19世紀末、20世紀初誕生相對論和量子力學時非常類似。

　　“可以説，揭開暗物質之謎，將是繼哥白尼的日心説、牛頓的萬有引力定律、愛因斯坦的相對論以及量子力學之後，人們認識自然規律的又一次重大飛躍。”國家天文臺研究員秦波説。

　　中國衛星尋找暗物質勝算幾何

　　既然看不見、摸不著、也感受不到，那麼尋找暗物質將從哪入手呢？

　　范一中説，目前，暗物質粒子存在的證據都是通過引力相互作用發現的。

　　國際上對暗物質探測方式主要分為三類：一是加速器探測，主要有歐洲核子中心的大型強子對撞機；二是在地下進行的直接探測，我國在四川錦屏山地下實驗室中正在開展相關實驗；三是間接探測，主要在空間進行。

　　我國暗物質衛星就是採用第三種方式。物理學家們認為，暗物質粒子的湮滅或衰變會形成各種正粒子、反粒子對，這些粒子對在太空中傳播就成了宇宙射線和伽馬射線的一部分。暗物質衛星就是收集高能宇宙線粒子和伽馬射線光子，通過其能譜、空間分佈分析來尋找暗物質粒子存在的證據。

　　中國對暗物質的研究起步較晚，但是進展最快。該項目的首席科學家常進于1998年發現了研究暗物質的新方法，並在美國一項研究中成功；此外，他還幫助日本設計了暗物質探測器。此次，由他主導的中國首顆暗物質探測衛星研究，在觀測能段範圍、能量解析度等方面一舉超過他國，而費用只有1億美元，分別是美國Fermi、AMS—02的1/7和1/20。

　　范一中説，三個探測器各有特色，AMS—02可以區分正反物質，Fermi的探測器面積大，而我們的探測器最厚，可以以很高的能量解析度測量高達～10TeV的粒子（注：1 TeV=1萬億電子伏特）。

　　暗物質粒子探測衛星2011年底立項，經過4年的攻關，並在歐洲核子中心測試獲得成功，目前進展良好，有望在今年底發射。

　　進入太空後，它的軌道為太陽同步軌道，高度約500公里，每天傳回的數據量約12G字節。地麵糰隊將有100余人對此展開分析研究，首批科學成果將有可能在6個月—1年後發佈。

　　“希望我們也能像NASA（美國國家航空航太局）一樣搞出個大新聞來。”范一中説。

　　（科技日報南京9月29日電）