山東省臨沂市高都小學(xué) 陳冰冰 楊 津

許多星際大片中都有關(guān)于暗物質(zhì)的描述，因此大家對“暗物質(zhì)”這個名詞一定不陌生。而所有關(guān)于暗物質(zhì)的影片中最具代表性的當(dāng)屬球幕影片《宇宙魅影：搜尋暗物質(zhì)》，它于2017年6月30日14時在中國科學(xué)技術(shù)館舉行了首映式。片中對宇宙大爆炸、深入地下的靈敏暗物質(zhì)探測器、歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)進(jìn)行了一一展示?？傻降资裁词前滴镔|(zhì)呢？它是如何被發(fā)現(xiàn)的？人類對暗物質(zhì)探索的過程以及最新的科學(xué)研究進(jìn)展又是怎樣？下面就讓我們一起來揭開暗物質(zhì)的神秘面紗。

關(guān)于暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是一個有關(guān)傳統(tǒng)物理學(xué)爭論的故事。天文學(xué)家在觀測宇宙的時候，發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象。

我們已經(jīng)知道，所有的星系（如銀河系）都是圍繞著星系中心旋轉(zhuǎn)的。根據(jù)牛頓萬有引力定律可得，，即。由此可知，恒星圍繞星系中心做圓周運(yùn)動的速度，跟星系中心的質(zhì)量和恒星與星系中心的距離有關(guān)。由于星系中心的質(zhì)量是一定的，那么恒星與星系中心的距離越遠(yuǎn)，恒星的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)該越小?？墒聦?shí)是，離星系中心稍遠(yuǎn)的恒星，跟靠近星系中心的恒星，繞著中心旋轉(zhuǎn)的速度差不多。

就是這么一個奇怪的現(xiàn)象，引發(fā)了人們對傳統(tǒng)牛頓力學(xué)原理的爭論，大家對經(jīng)典力學(xué)的科學(xué)性產(chǎn)生了懷疑。經(jīng)過這場對傳統(tǒng)牛頓力學(xué)科學(xué)性的思辨和討論，有的科學(xué)家就提出：只有假設(shè)在星系的周圍還存在著一定質(zhì)量的物體，那么觀察到的星系運(yùn)動才能與牛頓傳統(tǒng)力學(xué)理論的計(jì)算結(jié)果相吻合。于是，科學(xué)家們將這些檢測不到的物質(zhì)定義為暗物質(zhì)。

隨著科技的發(fā)展，人們通過引力透鏡來觀測暗物質(zhì)。引力透鏡不能直接觀測到暗物質(zhì)的真實(shí)面貌，但可以確定它們的位置。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，當(dāng)光線經(jīng)過大質(zhì)量物體的時候，會壓縮空間，使光線發(fā)生扭曲。因此，宇宙中那些發(fā)生光線扭曲的地方，就是暗物質(zhì)藏身的地方。

人類雖不能直接觀測到暗物質(zhì)，但是關(guān)于暗物質(zhì)的探索腳步卻從未停止。2010 年12 月12 日，位于四川錦屏山的我國首個極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室投入使用，它也是全世界最深的暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室。九年來，該實(shí)驗(yàn)室一直在努力探尋宇宙暗物質(zhì)。正如中國暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)合作組首席科學(xué)家康克軍所說：“暗物質(zhì)粒子就像一條魚，在一個漫無邊際的海洋中存在。找到這條魚，就是找尋暗物質(zhì)的過程?！蔽覀儓?jiān)信，未來關(guān)于暗物質(zhì)的研究成果必將引起一場新的物理學(xué)革命，引發(fā)人類對于物質(zhì)世界的重新認(rèn)識。