探索揭示暗物質本質

科學家們認為他們已經又向著揭示暗物質本質的方向邁進了一步。　　暗物質是充斥宇宙的一種神秘物質，科學家們對其知之甚少。而近期的一項研究顯示，銀河系核心產生的高能伽馬射線輻射量無法僅僅通過傳統的途徑——如超新星遺跡，高速轉動，密度超高的中子星等現象進行解釋。這種高能輻射的“過量”可能正是由於暗物質粒子之間的碰撞產生的。　　論文合著者，美國麻省理工學院的理論物理學家翠西·斯萊特爾(Tracy Slatyer)表示：“這是一個令人興奮的信號，儘管到目前為止我們還需要進一步的研究，但在未來我們或許將會回憶說這是人類第一次觀察到暗物質湮滅現象。” 科學家們認為暗物質構成了宇宙中物質總量的80%——之所以將它稱作暗物質，是因為它不會吸收液不會發射光線，因此也就無法直接使用望遠鏡對其進行觀測。但它會對周圍空間施加引力影響，因此我們能“感覺”到它的存在。　　

伽馬射線是宇宙中能量最高的光——同樣提供了另一種可能得觀測手段。很多科學家認為暗物質的主要成分是所謂弱相互作用大質量粒子，或稱“WIMP”。理論認為某些種類的WIMPs在相互碰撞時會發生湮滅反應，而其它種類則會產生快速衰變的次級粒子。但不管是哪一種情況，在這一過程中都會產生伽馬射線輻射。　　在這項最新研究中，研究人員使用美國宇航局的費米伽馬射線空間望遠鏡對銀河系中心進行觀測。觀測顯示在距離銀河中心向外延伸到至少5000光年遠的範圍內都存在伽馬射線輻射的過量。　　論文第一作者美國費米實驗室的天體物理學家丹·霍普(Dan Hooper)表示：“這次觀測的數據讓我們得以分析這種輻射的過量並檢驗傳統途徑是否能夠解釋這種過量，如未發現的脈衝星或星際氣體雲中宇宙線粒子的撞擊作用等等。”他說：“但我們發現這個信號無法用目前已知的情況來解釋，但卻與非常簡單的暗物質模型相當吻合。” 　　

研究人員指出這種信號可以用暗物質粒子之間的湮滅反應來解釋，其質量在310~400億電子伏特之間。斯特萊爾表示：“這一質量區間的暗物質可以被直接被大型強子對撞機(LHC)探測到，因此如果這果真是暗物質的信號，那麼迄今我們都沒有得到檢測結果這一點本身便已經說明了它的很多信息。” 　　

當然，研究組並不是說他們就已經探測到了暗物質，他們還需要大型強子對撞機或其他直接實驗或觀測結果來證實他們的發現。論文合著者哈佛-史密松天體物理中心的道格拉斯·芬克貝納(Douglas Finkbeiner )表示：“我們的這項工作很像是做排除法——我們做了一份表單，然後逐項排除各種可能性，最後只剩下暗物質了。”