中国专家：我们已经接近发现暗物质的边缘（图）

科学家：暗物质份额远超人类可看到的物质

　　如果把21世纪现代物理学和天文学比作“晴朗天空”，暗物质和暗能量则被看作“两朵乌云”，两者难以用现有理论解释。

　　十多年前，美国国家研究理事会将“什么是暗物质”列为21世纪与宇宙相关的重大前沿科学问题之首。“暗物质这么被大家‘惦记’，因为它涉及宇宙产生和演化的一些最基本问题。”上海交通大学物理与天文系特别研究员刘江来说。

　　据悉，科学家曾尝试用力学和光度两种不同的方法测量整个宇宙的质量。令人惊讶的是，两者结果差异巨大。就好像分别用度量准确的杆秤和电子秤称量同一个苹果，结果却出现了数量级差异。换句话说，在现有的理论框架下，如果仅有肉眼可见的物质，是无法维持宇宙运行的。进一步说，如果没有暗物质，星系早已分崩离析，四散奔逃。

　　中国“千人计划”专家、上海交通大学鸿文讲席教授季向东将暗物质比喻成宇宙中的“幽灵”。他说，迄今的研究和分析表明，暗物质在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质。“我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。”

　　但这个超出普通人认知的物质真的存在？或者能被探测？

　　季向东说：“暗物质跟普通物质几乎不相互作用，所以探测它十分困难。”

　　在黑暗的地底探寻星空的奥妙

　　在搜寻暗物质的道路上，目前主要有3种方法：一是利用粒子对撞产生暗物质观察其衰变的产生实验，主力设备是欧洲核子中心的大型强子对撞机。二是基于暗物质湮灭产生反物质的原理在太空进行的湮灭实验。三是测量暗物质散射至液体或固体的散射实验。目前中国锦屏地下实验室的两个实验组均属第三类。

　　存在于宇宙中的暗物质，为何要到地下探测？

　　刘江来把暗物质比作宇宙中的“雾霾”，地球则是在“雾霾”中行驶的汽车，“雾霾”中的颗粒撞击汽车就会发出“响声”，实验探测器的任务就是把这种“响声”记录下来。

　　探测实验的主要困难就是宇宙线以及地球上无处不在的放射性，要尽最大可能排除其对实验本底的干扰。用刘江来的话说，就是“去掉‘汽车和周边环境产生的各种声音’”。

　　“我们已接近发现暗物质的边缘”

　　记者随PandaX实验组进入实验室，进门后换上防尘衣物，没走几步，手机信号随即彻底消失。实验室不大，走过十多米的走廊，便可看到各种管道、仪器和扶梯环绕的实验核心装置，好似一个层层包裹、白白胖胖的大胶囊。

　　为尽可能祛除干扰，除实验室上方的天然岩石层外，实验核心装置外还安装了由铜、聚乙烯、铅块组成的多个屏蔽层，以此将实验室中的中子、伽马射线等阻挡在探测器外。

　　但即使是这样层层设防，各种与暗物质无关的辐射物还会与探测器中的氙原子核发生每秒成百上千次碰撞，这些干扰信号要靠计算机来筛选。季向东说：“最终值得PandaX实验装置记录的发光事件，大约每秒只有1次，每年就是3000万次左右。”

　　那每年3000万次发光事件，有多少是跟暗物质真正有关？季向东坦言：“很可能不到1次。”

　　季向东表示，随着灵敏度的提升，中国人有望率先找到理论预言的暗物质粒子。“我们已接近发现暗物质的边缘，我们想要证明，世界前沿科学之首的问题，由中国人给出答案。”他说。 (据新华社电)

　　据新华社成都9月23日电 全世界最深的暗物质探测实验室、中国锦屏地下实验室二期扩建进展顺利……

　　中国“天眼”、世界最大单口径球面射电望远镜反射面单元面板开始拼装……

　　世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的“暗物质粒子探测卫星”将于年底在酒泉择机发射……

　　近期，一批来自中国的科研计划不断聚焦“宇宙幽灵”——暗物质。在寻找暗物质的道路上，中国身影越来越多。“暗物质”被科学家比作“笼罩在21世纪物理学天空中的乌云”，是目前国际科研的最前沿领域之一。

　　“与百年之前相对论和量子力学即将诞生时类似，现在人类对物质世界的认识又一次处在了十字路口。毫不夸张说，找到并研究暗物质，将是继哥白尼日心说、牛顿万有引力定律、爱因斯坦相对论以及量子力学之后，人们认识宇宙的又一次重大飞跃。”清华大学工程物理系副教授岳骞说。

　　以往中国科学家要想进行暗物质研究，只能借用国外的地下实验室。中国锦屏地下实验室顶部覆盖2.4公里的岩石，为目前全球最深的暗物质探测实验室。2010年启用后，有两个实验组进驻，分别是清华大学主导的CDEX实验和上海交通大学主导的PandaX实验。

　　目前，锦屏地下实验室正进行二期扩建，届时实验室总容积将从目前的4000立方米扩容到约30万立方米，可容纳更多的实验组。

　　PandaX实验的规模也在扩大，“半吨级”实验将是世界上同类实验的最大规模，灵敏度也比现有装置放大近20倍，并有望进入重质量暗物质信号区进行搜索。

　　中国“千人计划”专家、上海交通大学鸿文讲席教授季向东表示，随着实验探测灵敏度的提升，中国人有望率先找到理论预言的一类暗物质粒子，“我们已接近发现暗物质的边缘”。

　　在中国锦屏地下实验室拍摄的上海交通大学牵头组织的PandaX实验所用设备。新华社发

　　在地底寻觅“宇宙幽灵”

　　——走近全球最深的暗物质探测实验室

　　这是锦屏山隧道。中国锦屏地下实验室便在这隧道中部，上方是巍巍锦屏山。 新华社发

　　什么是暗物质？

　　普通人对它的直观认识多来自科幻作品。在电影《变形金刚》中，机器人“禁闭”所驾驶的飞船就是由它驱动进行星际航行的。

　　在刚刚斩获世界科幻文坛最高奖的小说《三体》里，它是太阳系遭受高级外星文明攻击后的隐形残骸。

　　这些奇幻创作的科学依据就来自人类久寻不得的“暗物质”。全球最深的暗物质探测实验室——中国锦屏地下实验室，地处四川南部地底深处，在那里，一批中国科学家正寻找目前还是理论存在的暗物质，希望觅得被科学界称为“宇宙幽灵”的蛛丝马迹。

　　全国科普日到来之际，新华社记者来到锦屏地下实验室，带你了解中国的暗物质研究。

科学家：暗物质份额远超人类可看到的物质

　　如果把21世纪现代物理学和天文学比作“晴朗天空”，暗物质和暗能量则被看作“两朵乌云”，两者难以用现有理论解释。

　　十多年前，美国国家研究理事会将“什么是暗物质”列为21世纪与宇宙相关的重大前沿科学问题之首。“暗物质这么被大家‘惦记’，因为它涉及宇宙产生和演化的一些最基本问题。”上海交通大学物理与天文系特别研究员刘江来说。

　　据悉，科学家曾尝试用力学和光度两种不同的方法测量整个宇宙的质量。令人惊讶的是，两者结果差异巨大。就好像分别用度量准确的杆秤和电子秤称量同一个苹果，结果却出现了数量级差异。换句话说，在现有的理论框架下，如果仅有肉眼可见的物质，是无法维持宇宙运行的。进一步说，如果没有暗物质，星系早已分崩离析，四散奔逃。

　　中国“千人计划”专家、上海交通大学鸿文讲席教授季向东将暗物质比喻成宇宙中的“幽灵”。他说，迄今的研究和分析表明，暗物质在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质。“我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。”

　　但这个超出普通人认知的物质真的存在？或者能被探测？

　　季向东说：“暗物质跟普通物质几乎不相互作用，所以探测它十分困难。”

　　在黑暗的地底探寻星空的奥妙

　　在搜寻暗物质的道路上，目前主要有3种方法：一是利用粒子对撞产生暗物质观察其衰变的产生实验，主力设备是欧洲核子中心的大型强子对撞机。二是基于暗物质湮灭产生反物质的原理在太空进行的湮灭实验。三是测量暗物质散射至液体或固体的散射实验。目前中国锦屏地下实验室的两个实验组均属第三类。

　　存在于宇宙中的暗物质，为何要到地下探测？

　　刘江来把暗物质比作宇宙中的“雾霾”，地球则是在“雾霾”中行驶的汽车，“雾霾”中的颗粒撞击汽车就会发出“响声”，实验探测器的任务就是把这种“响声”记录下来。

　　探测实验的主要困难就是宇宙线以及地球上无处不在的放射性，要尽最大可能排除其对实验本底的干扰。用刘江来的话说，就是“去掉‘汽车和周边环境产生的各种声音’”。

　　“我们已接近发现暗物质的边缘”

　　记者随PandaX实验组进入实验室，进门后换上防尘衣物，没走几步，手机信号随即彻底消失。实验室不大，走过十多米的走廊，便可看到各种管道、仪器和扶梯环绕的实验核心装置，好似一个层层包裹、白白胖胖的大胶囊。

　　为尽可能祛除干扰，除实验室上方的天然岩石层外，实验核心装置外还安装了由铜、聚乙烯、铅块组成的多个屏蔽层，以此将实验室中的中子、伽马射线等阻挡在探测器外。

　　但即使是这样层层设防，各种与暗物质无关的辐射物还会与探测器中的氙原子核发生每秒成百上千次碰撞，这些干扰信号要靠计算机来筛选。季向东说：“最终值得PandaX实验装置记录的发光事件，大约每秒只有1次，每年就是3000万次左右。”

　　那每年3000万次发光事件，有多少是跟暗物质真正有关？季向东坦言：“很可能不到1次。”

　　季向东表示，随着灵敏度的提升，中国人有望率先找到理论预言的暗物质粒子。“我们已接近发现暗物质的边缘，我们想要证明，世界前沿科学之首的问题，由中国人给出答案。”他说。 (据新华社电)

　　据新华社成都9月23日电 全世界最深的暗物质探测实验室、中国锦屏地下实验室二期扩建进展顺利……

　　中国“天眼”、世界最大单口径球面射电望远镜反射面单元面板开始拼装……

　　世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的“暗物质粒子探测卫星”将于年底在酒泉择机发射……

　　近期，一批来自中国的科研计划不断聚焦“宇宙幽灵”——暗物质。在寻找暗物质的道路上，中国身影越来越多。“暗物质”被科学家比作“笼罩在21世纪物理学天空中的乌云”，是目前国际科研的最前沿领域之一。

　　“与百年之前相对论和量子力学即将诞生时类似，现在人类对物质世界的认识又一次处在了十字路口。毫不夸张说，找到并研究暗物质，将是继哥白尼日心说、牛顿万有引力定律、爱因斯坦相对论以及量子力学之后，人们认识宇宙的又一次重大飞跃。”清华大学工程物理系副教授岳骞说。

　　以往中国科学家要想进行暗物质研究，只能借用国外的地下实验室。中国锦屏地下实验室顶部覆盖2.4公里的岩石，为目前全球最深的暗物质探测实验室。2010年启用后，有两个实验组进驻，分别是清华大学主导的CDEX实验和上海交通大学主导的PandaX实验。

　　目前，锦屏地下实验室正进行二期扩建，届时实验室总容积将从目前的4000立方米扩容到约30万立方米，可容纳更多的实验组。

　　PandaX实验的规模也在扩大，“半吨级”实验将是世界上同类实验的最大规模，灵敏度也比现有装置放大近20倍，并有望进入重质量暗物质信号区进行搜索。

　　中国“千人计划”专家、上海交通大学鸿文讲席教授季向东表示，随着实验探测灵敏度的提升，中国人有望率先找到理论预言的一类暗物质粒子，“我们已接近发现暗物质的边缘”。

　　在中国锦屏地下实验室拍摄的上海交通大学牵头组织的PandaX实验所用设备。新华社发

　　在地底寻觅“宇宙幽灵”

　　——走近全球最深的暗物质探测实验室

　　这是锦屏山隧道。中国锦屏地下实验室便在这隧道中部，上方是巍巍锦屏山。 新华社发

　　什么是暗物质？

　　普通人对它的直观认识多来自科幻作品。在电影《变形金刚》中，机器人“禁闭”所驾驶的飞船就是由它驱动进行星际航行的。

　　在刚刚斩获世界科幻文坛最高奖的小说《三体》里，它是太阳系遭受高级外星文明攻击后的隐形残骸。

　　这些奇幻创作的科学依据就来自人类久寻不得的“暗物质”。全球最深的暗物质探测实验室——中国锦屏地下实验室，地处四川南部地底深处，在那里，一批中国科学家正寻找目前还是理论存在的暗物质，希望觅得被科学界称为“宇宙幽灵”的蛛丝马迹。

　　全国科普日到来之际，新华社记者来到锦屏地下实验室，带你了解中国的暗物质研究。