八月十三日发表的自然杂志报道(Nature 454, 808-809 (2008)), PAMELA 实验组在太空发现高能反电子(或正电子)的超出现象, 这一发现暗示宇宙中的确有暗物质粒子存在。 美国费米实验室的理论家Dan Hooper表示”正电子反常超出可能是实验上最清楚的暗物质存在信号, 如果被证明是真的,  这将是一个重大发现。”  

   在90年代初期, 也有空间站实验或气球实验看到同样的现象, 但因为测量精度低, 当时的探测装置落后,不能对高能正电子进行准确标定, 没有得到任何有意义的结论。 然而PAMELA是目前最先进的磁谱仪, 它于2006年6月15号搭载一颗Resurs-DK1俄罗斯卫星被发射升空,  运行在距地球350-610公里处的高空。这台磁谱仪可以对高能宇宙线(伽玛射线﹑高能电子﹑ 正电子﹑反质子和重核子)进行高精度探测,  测量的能量区间在0.5亿到1000亿电子伏特。 PAMELA实验是包括意大利﹑俄罗斯﹑德国和瑞典在内的国际空间合作组。 如果感兴趣可以参见PAMELA合作组的官方网站:

  http://pamela.roma2.infn.it/index.php

    PAMELA的发言人是来自罗马大学Tor Vergata分校的物理学家, Piergiorgio Picozza, 说”他们在实验数据发表之前不对此作任何评论, 这当然是实验物理学家谨慎的一面。 而来自加州大学洛杉矶分校的理论物理学家, Graciela Gelmini, 表示”这是一个人们期待已久的结果, 但我们绝不能大意, 我们需要可信的实验分析”。 

   大多数物理学家相信暗物质是存在的, 由于它与正常的重子物质几乎不发生相互作用, 我们很难感觉到它的存在, 也很难对它进行探测。 然而, 一些间接的实验如引力旋转曲线和钱德拉X射线天文望远镜最近看到的bullet cluster碰撞，直接说明了暗物质的存在。

[有关暗物质详细的研究进展可以参见陈学雷研究员的博客      http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=11714]

    但是PAMELA却从另外一个角度对暗物质的存在进行测量, 如果暗物质粒子穿梭于Galaxy, 正反暗物质粒子有机会发生湮灭, 而释放出高能正电子和电子对(10GeV以上)。 最终, 实验上可以看到有多余的正电存在, 而且能量很高。 这是因为粒子物理的超对称理论模型预言这些暗物质粒子的质量会很大(相当于几百billion的电子的质量)。在CERN 工作的年轻的理论物理学家Bob McElrath对此进行了解释。换句话说,  PAMELA实验发现的高能正电子有可能是暗物质湮灭的直接实验证据。

     而在意大利, 另外一家地下实验DAMA/LIBRA(Dark Matter/Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes)在今年4月份(see Nature 452, 918; 2008)也报道可能发现暗物质粒子候选者, 但他们的结果预期暗物质粒子的质量比PAMELA看到的小十几倍。 至少,目前这两个实验是矛盾的, 有待进一步的证实。

   也有实验家对PAMELA实验提出质疑, 怀疑可能是带正电荷的质子本底造成的效应. 也有可能是来自其它客体,比如中子星, 脉冲星等, 因为这些星体也有可能释放高能正电子, 会成为实验的本底。

  但理论家Hooper说”无论是何种结果,我们都急切盼望实验结果早日公开”。

 

这是搭载在Resurs-DK1 Russian satellite 上的PAMELA探测器

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