尋找暗物質

　　云凡

　　絕大多數天文學家均接受這樣一個令他們困惑的事實：宇宙中看不見的物質在數量上要遠遠超過我們能夠看到的。宇宙中的暗物質比構成我們普通世界的原子物質多得多。在閱讀這段文字時，每秒將有100萬暗物質粒子穿過你的小指。人們卻看不到它們，因為它們不發射任何光，它們不帶電荷，與原子物質的相互作用很少。暗物質沒有電磁場，這也就意味著幾乎無法借助任何常規科學測量設備探測到它們的存在。但人們知道它們是存在的，因為如果它們不存在，就無法解釋宇宙的結構。

　　1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質量的多少。他認為宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10-30克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質叫“暗物質”。

　　誰最先發現了暗物質呢？20世紀30年代，瑞士天文學家茨威基發表了一個驚人的言論：在星系團中，看得見的星系只占總質量的1%以下，而99％以上的質量是看不見的。茨威基首先發現了暗物質的存在，但當時許多人并不相信茨威基的結果。

　　萬物之間存在萬有引力，太陽系的八大行星圍繞太陽旋轉，越往外其轉動的速度越低。20世紀70年代初，科學家在觀測宇宙其他一些星系中的恒星運行速度時就發現，越往外，圍繞中心的速度并不都是衰減下去，而是和內圈恒星的速度差不多。這與越往外，物質越少，引力也越小，速度也應該越低的常規不符。科學家們大膽地猜測：宇宙中一定有某些物質沒有被我們的天文觀測所發現，這些物質被稱為“暗物質”。

　　科學家認為，通過測量物體圍繞星系轉動的速度可以找到暗物質存在的證據。計算的結果發現，星系的總質量遠大于星系中可見星體的質量總和，推算的結果：星系中的暗物質約占宇宙物質總量的20％～30％。

　　如何“網”住暗物質？科學家們也想了很多辦法。地下實驗室被認為是進行暗物質研究的最理想場所，其中的原因是：地下深處實驗室能最大程度上免受宇宙射線對尋找暗物質存在證據的干擾。科學家認為，宇宙中的絕大多數暗物質并不含有原子，不會通過電磁力與普通物質發生相互作用。而在地面上，因為來自宇宙的射線眾多，這些信號會對直接探測產生干擾，影響其鑒別能力。因此，地下實驗室可以幫助探測器“擋”住干擾，讓其“靜心”工作。目前，全球地下實驗室多達20多個，科學家正尋求將尋找暗物質的地下實驗轉移至更深的地點進行。

　　美國費米實驗室天體物理中心的兩位科學家發現，暗物質存在另一種神秘效應，這種效應可能支持宇宙中生命的誕生，或者說是生命進化的一個重要因素。費米實驗室的科學家提出新的暗物質效應：遍布宇宙空間中的暗物質粒子可能在一種機制的作用下，進入一個行星的核中，并通過與物質的湮滅釋放出足夠的能量，這些能量能保證這顆行星上出現液態水，從而支持生命的誕生。這個觀點超越了傳統的太陽系外生命理論所認為的生命應該誕生于恒星的宜居帶上。

　　1. 下列關于“暗物質”的表述，符合原文意思的一項是（ ）（3分）

　　A. 暗物質因為不發射任何光，不帶電荷，很少與原子物質相互作用，所以人們看不到它，也幾乎無法借助任何常規科學測量設備探測到它。

　　B. 暗物質比我們能觀測到的原子物質多，而且它無處不在，無時不在，遍布整個宇宙空間。

　　C. 科學家通過測量圍繞星系轉動的物體速度發現宇宙中存在暗物質。

　　D. 絕大多數暗物質不含原子，沒有電磁場，因而不會通過電磁力與普通物質發生作用。

　　2. 下列理解和分析，不符合原文意思的一項是（ ）（3分）

　　A. 上個世紀30年代，瑞士天文學家茨威基發現星系團中暗物質占質量的絕大部分，而看得見的只占很小一部分，但當時的人們并不接受這一結果。

　　B. 愛因斯坦認為，宇宙的形狀和宇宙的質量有密切的關系，宇宙是有限封閉的。這個認識是根據相對論得出的。

　　C. 科學家在觀測宇宙其他一些星系中的恒星運行速度時發現，越往外，圍繞中心的速度并不都是衰減下去。這一現象雖與太陽系不同，但同樣符合萬有引力定律。

　　D. 暗物質粒子可能與行星上出現液態水有關，從而可支撐生命的誕生。

　　3. 根據原文內容，下列理解和分析正確的一項是（ ）（3分）

　　A. 地下深處實驗室能很大程度免受宇宙射線對尋找暗物質存在證據的干擾，因而是進行暗物質研究的最理想場所。

　　B. 能證明暗物質存在的理論不止一種，比如愛因斯坦的相對論，茨威基的理論以及牛頓的萬有引力理論。

　　C. 暗物質雖一定存在但沒被天文觀測發現，這是它得名的原因。

　　D. 美國費米實驗室天體物理中心的兩位科學家提出的新的暗物質效應,推翻了傳統的太 陽系外關于生命起源的理論。

　　參考答案

　　1. B.（A.“因為不發射任何光，不帶電荷，很少與原子物質相互作用。”是人們看不到它們的原因，不是探測不到他們的原因。C.是科學家認為可以找到暗物質存在的證據，而不是事實。D.沒有電磁場是探測不到他們的原因，“因而”強加因果關系。）

　　2.A.（茨威基發表了一個言論，而不是“發現”，人們不接受他發現“暗物質存在”這一結果。）

　　3.C.（A.是最大程度免受宇宙射線干擾。 B.茨威基沒有理論發表。D.是超越了傳統的太陽系外生命理論，而不是推翻。）