什么是暗物質(zhì)?科學(xué)家們?yōu)楹芜x擇在深地仰望星空?
來源:新華社
發(fā)布時(shí)間:2023-12-08
瀏覽次數(shù):1047

新華社成都12月7日電(記者邢拓、薛晨)12月7日,清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組正式入駐中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室錦屏大設(shè)施,開展暗物質(zhì)探測等一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)。什么是暗物質(zhì)?科學(xué)家們?yōu)槭裁催x擇在深地開展研究?

“仰觀宇宙之大,俯察品類之盛”,在浩瀚宇宙中,小到一粒塵埃,大到山川湖海、日月星辰,都是可見物質(zhì)。但世界真的只是由看得見觀測到的物質(zhì)構(gòu)成的嗎?

20世紀(jì)30年代,瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲威基通過大量天文學(xué)觀測和推導(dǎo),根據(jù)一些星系運(yùn)動(dòng)的異常,首次提出暗物質(zhì)的猜想?!八^暗物質(zhì),是指人類肉眼看不到、摸不著,且使用天文望遠(yuǎn)鏡和電磁學(xué)手段觀測都無法捕捉到的物質(zhì)。暗物質(zhì)既有‘穿墻術(shù)’,又有‘隱身術(shù)’。”上海交通大學(xué)教授、PandaX實(shí)驗(yàn)發(fā)言人劉江來說。暗物質(zhì),多數(shù)人可能聽起來比較陌生,但科學(xué)家推測,可見物質(zhì)僅占整體宇宙質(zhì)量的5%左右,剩下的約95%都是暗物質(zhì)和暗能量。



中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)展示的科普資料。新華社記者 胥冰潔 攝


暗物質(zhì)和暗能量被科學(xué)家們比作“籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)天空中的兩朵烏云”,兩者難以用現(xiàn)有理論解釋。“我們對(duì)于宇宙中95%的東西還摸不著頭腦,這種好奇心驅(qū)使我們?nèi)チ私馕粗I(lǐng)域,認(rèn)識(shí)世界?!鼻迦A大學(xué)工程物理系教授、CDEX暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人岳騫說,暗物質(zhì)研究是突破當(dāng)前認(rèn)知邊界、打開人類視野的新的研究,屬于開拓性的前沿研究,也是當(dāng)前粒子物理學(xué)、宇宙學(xué)、天文物理學(xué)等學(xué)科前沿的研究課題。

然而,要想直接探測到暗物質(zhì),十分困難。暗物質(zhì)與普通物質(zhì)發(fā)生作用的幾率極其低,一個(gè)形象的例子可以說明:通過實(shí)際計(jì)算,每秒鐘大概有10億個(gè)暗物質(zhì)粒子撞擊著我們的身體,但大多都“穿身而過”,暗物質(zhì)粒子和我們身體中的原子發(fā)生碰撞的次數(shù)卻十分稀少,大約一年一次。此外,無處不在的宇宙射線會(huì)極大干擾探測工作,讓本就困難的探測工作難上加難。

一座能阻擋宇宙射線、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和器材輻射本底低的“純凈”實(shí)驗(yàn)室成為探測暗物質(zhì)的必要條件。

錦屏地下實(shí)驗(yàn)室錦屏大設(shè)施位于四川省涼山彝族自治州錦屏山地下2400米處,總?cè)莘e33萬立方米,實(shí)驗(yàn)室宇宙線通量僅為地表的一億分之一,具備“極低環(huán)境氡析出”“極低環(huán)境輻射”“超低宇宙線通量”“超潔凈空間”等多種優(yōu)勢,為開展暗物質(zhì)探測提供了絕佳的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

2010年,錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期建成投運(yùn),清華大學(xué)CDEX實(shí)驗(yàn)組和上海交通大學(xué)PandaX實(shí)驗(yàn)組首批入駐,開展暗物質(zhì)直接探測實(shí)驗(yàn)。自一期投運(yùn)以來,錦屏地下實(shí)驗(yàn)室在暗物質(zhì)探測、核天體物理等領(lǐng)域取得多項(xiàng)國際領(lǐng)先的科研成果。



清華大學(xué)CDEX實(shí)驗(yàn)組研究人員在中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。新華社發(fā)


“經(jīng)過十多年的努力,我國暗物質(zhì)研究從無到有,從‘跟跑’到‘并跑’再到逐步‘領(lǐng)跑’,已經(jīng)走到了國際前沿。接下來,我們將和外國科學(xué)家們一起向人類面臨的同一科學(xué)問題發(fā)起挑戰(zhàn)——在尋找暗物質(zhì)的道路上,看看誰能最先找到暗物質(zhì)?!痹莉q說。

暗物質(zhì)研究對(duì)人類社會(huì)有何意義?我們的生活會(huì)因此發(fā)生變化嗎?“100多年前我們已經(jīng)探測到了電磁波,但當(dāng)時(shí)從沒想過它會(huì)跟我們的生活息息相關(guān),現(xiàn)在我們?nèi)耸忠徊渴謾C(jī),已經(jīng)完全離不開無線電的具體應(yīng)用了?!痹莉q認(rèn)為,暗物質(zhì)也是一樣,首先得找到暗物質(zhì),然后對(duì)它進(jìn)行深入研究,最后會(huì)自然而然想到怎么用它去造福社會(huì)。


聲明:除原創(chuàng)內(nèi)容及特別說明之外,部分圖片來源網(wǎng)絡(luò),非商業(yè)用途,僅作為科普傳播素材,版權(quán)歸原作者所有,若有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系刪除。

歡迎掃碼關(guān)注深i科普!

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動(dòng)和科普好物!


聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。
做科普,我們是認(rèn)真的!
掃描關(guān)注深i科普公眾號(hào)
加入科普活動(dòng)群
  • 參加最新科普活動(dòng)
  • 認(rèn)識(shí)科普小朋友
  • 成為科學(xué)小記者