資料來源：北京日報

2000年6月7日

徐彬 海東 宇宙中彌散著這樣一種尚未被人類所認識的粒子，它能穿過人體几億 次而几乎不留下任何痕跡，如果這一發現屬實，無疑是具有諾貝爾獎 水平的。 宇宙是由各種物質組成的，有些我們看得見，有些我們看不見。宇宙 中彌散著這樣一種尚未被人類所認識的粒子，它是弱相互作用的，能 穿過人體几億次而几乎不留下任何痕跡，這種粒子就是冷暗物質粒子 。由意大利和中國科學家組成的科研小組經過8年的攻關，最近公布了 他們在位於阿爾卑斯山脈下一個岩層厚度達1000米的山洞里所做的實 驗結果：用100公斤放射性很低的碘化鈉晶體陣列，經過600天的實驗 後，尋找到了這種粒子可能存在的初步証據，甚至還估計出這種粒子 的質量大約是質子的50倍。 “一旦經過科學的重復証實這種弱作用粒子確實存在，將極大地支持 超對稱粒子模型和爆炸宇宙論。不管最終結果如何，這種新粒子對於 粒子物理、天體物理及宇宙學的發展具有重大的科學意義，也會使人 們對客觀規律的認識大大向前推進一步。”在意中宇宙暗物質探測 （DAMA）合作組中方首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究 員戴長江道出了這項實驗的意義。美國南卡羅來納大學物理學家弗蘭 克﹒阿維尼奧內則斷言，如果這一發現屬實，無疑是具有諾貝爾獎水 平的。目前，美國、法國、日本、西班牙等國的科學家們也都在夜以 繼日地研究宇宙冷暗物質。 從原子物理到原子核物理，再到今天的粒子物理，物理學的日臻完善 已經能夠很好地解釋諸多復雜的自然現象和物理規律。現在公認的宇 宙學模型認為，宇宙大爆炸後經曆了超高能、高能、低能過程，對應 的物理規律也符合大統一、弱電統一和量子色動力學，宇宙大爆炸及 其演化所產生的粒子則遵循這些規律。 然而，在宇宙中還可能存在著一些弱作用冷暗物質粒子，它們的形成 及運動規律是現有粒子物理標准模型所不能解釋的，於是科學家們又 提出了超對稱粒子物理模型。現代天文觀測和爆炸宇宙論的研究表明 ，宇宙中的物質絕大多數是暗物質，而暗物質中大多數是由非重子冷 暗物質粒子組成的，目前科學界普遍認為，這種冷暗物質粒子在宇宙 中的含量超過20％。 據戴長江研究員介紹，現代的天文觀測已獲得宇宙中存在暗物質的初 步証據，如宇宙螺旋星系中，星云旋轉速度几乎不隨星云槃徑向的距 離而改變，以及在星系空間氣體輻射的X射線觀測中發現的氣體平均 速度大於其逃逸速度等，但要確認暗物質的存在及特性，尚需進一步 的觀測數據及可靠証據。自1985年以來，宇宙中暗物質的研究已成為 天體物理、粒子物理和宇宙學的交叉熱點，其中對冷暗物質粒子── ─超對稱粒子的觀測研究是當今非加速器物理實驗最熱門的課題之一 。 由於這種冷暗物質粒子具有弱作用的特性，因此要在實驗室里記錄和 捕捉它極其困難。戴長江研究員介紹說，目前，科學界一般用兩種方 法來探測它。一是間接法，釆用規模大、接收度高的地下大型中微子 探測器或空間磁譜儀，通過探測正反超對稱粒子湮滅所產生的次級粒 子來確認，但此法由於中間過程多，待定參數也多，較難獲得准確的 觀測結果；二是直接法，即直接探測超過對稱粒子經過實驗晶體陣列 時留下的極其微弱的作用信號，此法由於超對稱粒子與其它物質發生 作用的概率很低，因此需要研制相當規模的高靈敏度的探測系統和開 發相對應的實驗技朮與方法。 據了解，目前意中DAMA組已將用於記錄超對稱粒子弱作用的碘化鈉 晶體陣列由100公斤擴大到250公斤，仍由兩國科學家合作，繼續日夜 不停地觀測。我國已成立了由來自中國科學院高能物理研究所、清華 大學、中國原子能研究院等9家單位的近30名專家組成的科研隊伍， 准備進一步觀測研究，“如果進展順利，估計5年內我們會拿出一個 確切的結果來”。戴長江研究員說。