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引力波之后,下一个重大科学突破是什么?

已有 3911 次阅读 2016-2-18 22:52 |系统分类:观点评述

       发现引力波之后,许多科学家和媒体都开始将目光瞄准了另一个待解谜团:暗物质(Dark Matter, DM),这被比作笼罩在21世纪物理学天空最大的乌云。2012年Science把DM问题列为人类面临的重大科学难题之首,比起引力波,发现DM似乎更加重要!因为,引力波的发现只是进一步验证了爱因斯坦广义相对论的正确性,而DM的阐明则将极大的影响现有理论大厦,并有可能推动人们去建立全新的物理理论!

       DM很像中国传说中的“鬼”!天文学家通过大量观测觉得它存在,是宇宙中所有可见星球、星系质量总和的5倍以上并决定着宇宙的命运;但是,物理学家们上天入地苦寻多年,却始终没有找到DM的踪影,DM是什么?在哪里?它有什么特征?

       迄今,人们建设了许多设计精巧非常灵敏的探测装置,例如美国南达科他废弃金矿地下约一英里处的大型地下氙实验(LUX)”DM探测器中盛有300公斤液态氙被冷却到零下101度据称是世界上最灵敏的探测器,最近该探测器X全面升级为LUX-Zeplin,液态氙的量将增加到10吨,预计2018年开始观测。另外,中国四川二滩电站的地下2.4公里深处的实验室、澳大利亚、意大利、南极大陆等也都建了一系列性能各异的先进的DM探测器。在太空,国际空间站上搭载的AMS探测器试图在外太空捕捉DM的踪迹;201512日,中国DM粒子探测卫星悟空发射升空,这是目前世界上观测能段最宽、能量分辨率最优的DM粒子探测卫星,它将在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测,探寻DM存在的证据,研究DM特性与空间分布规律。这些探测器几乎已经把人类对未知现象的探测能力提高到了全所未有的高度,人们期望,通过这些探测手段能最终发现DM的踪迹和有关规律。

       DM更像一把钥匙,它有可能打开物理学更深层次理论的大门。





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