尋找暗物質(zhì)

　　云凡

　　絕大多數(shù)天文學(xué)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(zhì)在數(shù)量上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們能夠看到的。宇宙中的暗物質(zhì)比構(gòu)成我們普通世界的原子物質(zhì)多得多。在閱讀這段文字時，每秒將有100萬暗物質(zhì)粒子穿過你的小指。人們卻看不到它們，因為它們不發(fā)射任何光，它們不帶電荷，與原子物質(zhì)的相互作用很少。暗物質(zhì)沒有電磁場，這也就意味著幾乎無法借助任何常規(guī)科學(xué)測量設(shè)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(jié)構(gòu)。

　　1915年，愛因斯坦根據(jù)他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質(zhì)量的多少。他認(rèn)為宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質(zhì)的平均密度必須達(dá)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(shù)物質(zhì)“失蹤”了，科學(xué)家將這種“失蹤”的物質(zhì)叫“暗物質(zhì)”。

　　誰最先發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)呢？20世紀(jì)30年代，瑞士天文學(xué)家茨威基發(fā)表了一個驚人的言論：在星系團中，看得見的星系只占總質(zhì)量的1%以下，而99％以上的質(zhì)量是看不見的。茨威基首先發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)的存在，但當(dāng)時許多人并不相信茨威基的結(jié)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(zhuǎn)，越往外其轉(zhuǎn)動的速度越低。20世紀(jì)70年代初，科學(xué)家在觀測宇宙其他一些星系中的恒星運行速度時就發(fā)現(xiàn)，越往外，圍繞中心的速度并不都是衰減下去，而是和內(nèi)圈恒星的速度差不多。這與越往外，物質(zhì)越少，引力也越小，速度也應(yīng)該越低的常規(guī)不符。科學(xué)家們大膽地猜測：宇宙中一定有某些物質(zhì)沒有被我們的天文觀測所發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)被稱為“暗物質(zhì)”。

　　科學(xué)家認(rèn)為，通過測量物體圍繞星系轉(zhuǎn)動的速度可以找到暗物質(zhì)存在的證據(jù)。計算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，星系的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于星系中可見星體的質(zhì)量總和，推算的結(jié)果：星系中的暗物質(zhì)約占宇宙物質(zhì)總量的20％～30％。

　　如何“網(wǎng)”住暗物質(zhì)？科學(xué)家們也想了很多辦法。地下實驗室被認(rèn)為是進行暗物質(zhì)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(zhì)存在證據(jù)的干擾。科學(xué)家認(rèn)為，宇宙中的絕大多數(shù)暗物質(zhì)并不含有原子，不會通過電磁力與普通物質(zhì)發(fā)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(chǎn)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(dá)20多個，科學(xué)家正尋求將尋找暗物質(zhì)的地下實驗轉(zhuǎn)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(xué)家發(fā)現(xiàn)，暗物質(zhì)存在另一種神秘效應(yīng)，這種效應(yīng)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(xué)家提出新的暗物質(zhì)效應(yīng)：遍布宇宙空間中的暗物質(zhì)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(zhì)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(xiàn)液態(tài)水，從而支持生命的誕生。這個觀點超越了傳統(tǒng)的太陽系外生命理論所認(rèn)為的生命應(yīng)該誕生于恒星的宜居帶上。

　　1. 下列關(guān)于“暗物質(zhì)”的表述，符合原文意思的一項是（ ）（3分）

　　A. 暗物質(zhì)因為不發(fā)射任何光，不帶電荷，很少與原子物質(zhì)相互作用，所以人們看不到它，也幾乎無法借助任何常規(guī)科學(xué)測量設(shè)備探測到它。

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

　　C. 科學(xué)家通過測量圍繞星系轉(zhuǎn)動的物體速度發(fā)現(xiàn)宇宙中存在暗物質(zhì)。

　　D. 絕大多數(shù)暗物質(zhì)不含原子，沒有電磁場，因而不會通過電磁力與普通物質(zhì)發(fā)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(jì)30年代，瑞士天文學(xué)家茨威基發(fā)現(xiàn)星系團中暗物質(zhì)占質(zhì)量的絕大部分，而看得見的只占很小一部分，但當(dāng)時的人們并不接受這一結(jié)果。

　　B. 愛因斯坦認(rèn)為，宇宙的形狀和宇宙的質(zhì)量有密切的關(guān)系，宇宙是有限封閉的。這個認(rèn)識是根據(jù)相對論得出的。

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

　　D. 暗物質(zhì)粒子可能與行星上出現(xiàn)液態(tài)水有關(guān)，從而可支撐生命的誕生。

　　3. 根據(jù)原文內(nèi)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(zhì)存在證據(jù)的干擾，因而是進行暗物質(zhì)研究的最理想場所。

　　B. 能證明暗物質(zhì)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(zhì)雖一定存在但沒被天文觀測發(fā)現(xiàn)，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(xué)家提出的新的暗物質(zhì)效應(yīng),推翻了傳統(tǒng)的太 陽系外關(guān)于生命起源的理論。

　　參考答案

　　1. B.（A.“因為不發(fā)射任何光，不帶電荷，很少與原子物質(zhì)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(xué)家認(rèn)為可以找到暗物質(zhì)存在的證據(jù)，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(guān)系。）

　　2.A.（茨威基發(fā)表了一個言論，而不是“發(fā)現(xiàn)”，人們不接受他發(fā)現(xiàn)“暗物質(zhì)存在”這一結(jié)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(fā)表。D.是超越了傳統(tǒng)的太陽系外生命理論，而不是推翻。）