什么是暗物质?普通人对它的直观认识多来自科幻作品。在电影《变形金刚》中，机器人“禁闭”所驾驶的飞船就是由它驱动航行的。在刚刚斩获世界科幻文坛最高奖的小说《三体》里，它是太阳系遭受高级外星文明攻击后的隐形残骸。
这些奇幻创作的科学依据就来自人类久寻不得的“暗物质”。在地处四川南部地底深处的中国锦屏地下实验室，一批中国科学家正寻找目前还是理论存在的暗物质。
目前，中国在暗物质研究领域已被公认走在了国际社会的最前沿，中国科学家们表示，“我们已接近发现暗物质的边缘。”随着一个名为PandaX的实验规模的扩大，其“捕捉”暗物质粒子的灵敏度比现有装置提高近20倍，中国人有望率先找到理论预言的暗物质粒子。
是何物 宇宙中95%都是暗物质
如果把21世纪现代物理学和天文学比作“晴朗天空”，暗物质和暗能量则被看作“两朵乌云”，两者难以用现有理论解释。
这不是物理学“天空”第一次出现“乌云”。
19世纪末，以牛顿经典力学为基础的经典物理学大厦被认为“已经建成”，仅需“修修补补”。但有两个实验结果与理论预测不相符的问题：黑体辐射和以太漂移，这“两朵乌云”漂浮于当时的物理学“天空”中。
正是这“两朵乌云”，催生了物理学在20世纪初期的两场革命：相对论和量子力学，两者极大改变了人类对宇宙的认识。
旧云方散，新“云”又来。存在于物理学天空的“新乌云”至今仍横亘在研究的“天空”。十多年前，美国国家研究理事会将“什么是暗物质”列为21世纪与宇宙相关的重大前沿科学问题之首。
“暗物质这么被大家‘惦记’，因为它涉及宇宙产生和演化的一些最基本问题。”上海交通大学物理与天文系特别研究员刘江来说。
中国“千人计划”专家、上海交通大学鸿文讲席教授季向东将暗物质比喻成宇宙中的“幽灵”。他说，迄今的研究和分析表明，暗物质在宇宙中所占的份额达到95%，远远超过目前人类可以看到的物质。“我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。”
但这个超出普通人认知的物质真的存在?或者能被探测?
季向东说：“暗物质跟普通物质几乎不相互作用，所以探测它十分困难。”
有何用 将颠覆人类的宇宙认知
据悉，科学家曾尝试用力学和光度两种不同的方法测量整个宇宙的质量。令人惊讶的是，两者结果差异巨大。就好像分别用度量准确的杆秤和电子秤称量同一个苹果，结果却出现了数量级差异。换句话说，在现有的理论框架下，如果仅有肉眼可见的物质，是无法维持宇宙运行的。进一步说，如果没有暗物质，星系早已分崩离析，四散奔逃。
在刘江来看来，虽然寻找暗物质注定十分艰难，但不论找不找得到，都将颠覆人类对宇宙的认识，推动人类对物质世界的理解。因为如果找不到，便意味着人类关于引力的理解在很大程度上是有问题的，物理学和天文学理论就必须进行大的修正。
“从这个角度来说，对这片‘乌云’的认识，乃至捕捉，难道不可以幻化出21世纪物理学的‘雨后彩虹’?”他说。
“与百年之前相对论和量子力学即将诞生时类似，现在人类对物质世界的认识又一次处在了十字路口。毫不夸张地说，找到并研究暗物质，将是继哥白尼日心说、牛顿万有引力定律、爱因斯坦相对论以及量子力学之后，人们认识宇宙的又一次重大飞跃。”清华大学工程物理系副教授岳骞说。
如何找 建地下实验室寻找暗物质
在搜寻暗物质的道路上，目前主要有3种方法：一是利用粒子对撞产生暗物质观察其衰变的产生实验，主力设备是欧洲核子中心的大型强子对撞机。二是基于暗物质湮灭产生反物质的原理在太空进行的湮灭实验。三是测量暗物质散射至液体或固体的散射实验。目前中国锦屏地下实验室的两个实验组均属第三类。
存在于宇宙中的暗物质，为何要到地下探测?
刘江来把暗物质比作宇宙中的“雾霾”，地球则是在“雾霾”中行驶的汽车，“雾霾”中的颗粒撞击汽车就会发出“响声”，实验探测器的任务就是把这种“响声”记录下来。
探测实验的主要困难就是宇宙线以及地球上无处不在的放射性，要尽最大可能排除其对实验本底的干扰。用刘江来的话说，就是“去掉‘汽车和周边环境产生的各种声音’”。
暗物质的“声音”有多小?“就好像听众坐在第一排听音乐会，还要听清30米外一只蚊子的嗡嗡声。”刘江来比喻说。
锦屏地下实验室对“滤声”而言，条件得天独厚。实验室深度为全球同类实验室中最深，上方2.4公里厚的岩石层可拦截大部分穿透力极强的宇宙射线，使其数量降至地面水平的亿分之一。同时地下岩洞构成岩石主要是大理石，不存在多少辐射材料，且远离会导致错误信号的辐射源。
2010年，这座实验室投入使用，目前有两个中国科学家牵头的实验组进驻，包括上海交通大学牵头组织的PandaX实验和清华大学主导的CDEX实验。
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