探尋暗物質的新思路，它如同一個子彈，可以穿透人體

上世紀初,荷蘭天文學家雅各布斯.卡普坦(Jacobus Kapteyn)提出了「暗物質假說」,認為宇宙中存在著大量的不可見物質,即「暗物質」(Dark matter)。即便科學家們對暗物質的研究已近一個世紀,可暗物質如同迷霧中游弋的一抹幽影,無法一窺它的「真容」,關於它的種種質疑和爭議也是一波未平、一波又起。一些科學家認為暗物質的實質是「弱相互作用大質量粒子」((weakly interacting massive particle,簡稱「WIMP」),WIMP基本是電中性和色中性的,不直接參与電磁的強相互作用;另一些科學家認為「軸子」(axion)才是暗物質的本尊,他們認為軸子是宇宙中質量最輕的基本粒子之一,與其他物質之間的相互作用極為微小;以上的兩大陣營之外,還有一小部分科學家更看好「原初黑洞」。

既然暗物質是一種「不可見物質」,那麼,科學家們能否直接的探測到暗物質呢?還是說,科學家們只能通過一些間接的方式探測和研究暗物質呢?迄今為止,這些問題處於懸而未決的狀態,且一點兒也不樂觀。假設暗物質的實質是弱相互作用大質量粒子,它們應該無處不在,可科學家們尚未發現它們的蛛絲馬跡,為了避免外界的輻射干擾,科學家們在深層地下開展了一次又一次的實驗,模擬暗物質粒子的撞擊過程,數十年的研究之後,他們仍是一無所獲。近日,美國凱斯西儲大學的理論物理學家格倫.斯塔克曼(Glenn Starkman)提出了一種新奇的暗物質探尋法,他認為一些暗物質粒子彷彿射出槍膛的子彈,偶爾會擊穿人體、釀成慘劇,基於此,人體就成了暗物質的天然探測器。

探測弱相互作用大質量粒子的實驗宣告失敗,迫使科學家們轉換思路、探測其他的暗物質候選者。格倫.斯塔克曼認為宏粒子也是一種值得探究的神秘物質,它比若相互作用大質量粒子更為稀少,與一般物質發生碰撞之後會產生更大的能量、且留下比較明顯的痕迹。起初,格倫.斯塔克曼率領的研究團隊在花崗岩中搜尋宏粒子的痕迹,研究工作久久沒有進展的時候,一位同事建議他們把人類的身體看作一台探測器,若宏粒子與人體碰撞,其釋放的能量會造成嚴重的傷害,很可能會造成受害者的傷殘和死亡。

格倫.斯塔克曼等人聽取了建議,使用電腦對宏粒子進行建模和演算,發現微小的宏粒子蘊含著極強的能量,它碰撞和穿透人體的過程中,釋放的能量與0.22口徑步槍射出的一枚子彈相差無幾。基於此,研究團隊對美國、加拿大和西歐的數百萬份「死亡檔案」進行檢索,尋找原因不明的死亡報告,若死者的致命傷呈現管狀、且傷口附近的組織有汽化的痕迹,那麼,死者就可能是「暗物質子彈」射殺的。目前為止,格倫.斯塔克曼等人尚未發現一份符合預期的死亡報告,他們正準備擴大檢索的範圍和數量。

對死亡報告進行檢索的同時,格倫.斯塔克曼等人也沒有放棄搜尋各類岩石上的痕迹,今年秋季,研究團隊會檢查一些年代久遠的紀念碑、石台和墓碑等等,從這些花崗岩製品上尋找黑色的圓形斑痕——圓形斑痕可能是宏粒子撞擊花崗岩之後留下的——此後,他們會判定和公布一系列的斑痕特徵,號召人們在世界各地的花崗岩製品上尋找宏粒子留下的線索,格倫.斯塔克曼認為,這一條探尋暗物質的新路值得他們走下去。

小考題:你認為暗物質的實質是什麼?格倫.斯塔克曼等人的新路子能否發現暗物質的蹤跡呢?歡迎你留言討論。

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