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探寻暗物质的展望
当前一项最主要的假设认为,暗物质由一些尚未被探测到的怪异粒子构成,它们不与光发生联系,因此无法被我们看到。一种理论将这种怪异粒子称之为WIMP(大质量弱相互作用粒子的英文缩写),它们呈电中性,质量是质子的100倍。
寻找WIMP的粒子,兵分两路:
欧洲天文学家准备了大型强子对撞机以及将于2011年发射的新卫星“盖亚”号,在它们的帮助下,暗物质可能将最终褪去神秘面纱。
大型强子对撞机是一个位于地下长17英里(27公里)的环形粒子加速器,能够将质子束加速到接近光速并发生撞击。对撞机实验是第一次用于探测WIMP的实验。
大型强子对撞机是有史以来制造的体积最大同时功率也最为强劲的粒子加速器,内部发生的撞击能够产生创造WIMP这种怪异粒子所需要的极高能量。实际上,对撞机还可能产生大量此前从未被发现的粒子,进而开辟一个物理学家一心要探索的宇宙学新领域。
欧洲航天局“盖亚”号这颗卫星将以空前精确度对大约10亿颗附近天体的方位和速度进行测量。“盖亚”号的视觉非常敏锐,能够洞察极为遥远的天体,相当于在地球上看到月球表面的一个衬衫纽扣。通过确定内部天体的方位,“盖亚”号将帮助科学家测量银河系的重量以及质量分布,在细节上要超过以往进行的任何观测。对于创建描绘暗物质拉力如何改变银河系形状的模型,这些测量数据能够起到至关重要的作用。
另一路,据英国新科学家杂志报道,是在美国明尼苏达州北部一个废弃铁矿中,进行实验的“低温暗物质搜寻小组(CDMS)”。目前CDMS宣称,他们的最新实验现已探测到暗物质存在的最新迹象。这项“CDMS-II”实验是在索丹铁矿地下750米深处进行的,科学家的目标是寻找“微弱交互超重粒子(WIMPs)”,该粒子被认为是构成暗物质的主要成分。
据悉,研究小组进行的实验由五组探测器构成,每组探测器包含着6个处于零下233摄氏度超纯度锗或硅晶体,这些晶体是用于当粒子碰撞锗或硅晶体核释放能量时探测是否存在暗物质粒子。因此该实验在进行过程中需要仔细地将“背景干扰”进行屏蔽。他们现在计划在未来几个月里进一步提炼研究数据,此外他们还购买配置了新型探测器,其精确性是现有仪器的3倍。预计这种“超级低温暗物质搜寻仪器”将于2010年6月左右配置完成。
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