为何暗物质越来越少? 能量低就会被宇宙“冰封”淘汰( 二 )


刘佳告诉科技日报采访人员 , 热退耦机制要求暗物质的能量必须小于100TeV , 但是贝克等人提出的新机制却与之不同 , 高能量的暗物质反而会更容易“存活”下来 。
事实上 , 此前关于暗物质的起源学说并非热退耦机制一枝独秀 , 学界还有很多其他观点 。
有学者在热退耦机制基础上提出了“改进版” , 还有学者提出了冷冻耦合机制(freeze-in)、超轻暗物质的偏移模型等 。 热退耦机制的“改进版”观点认为 , 暗物质也可能转换成我们目前认知之外的粒子 。 也就是说 , 暗物质粒子不只是一种单一粒子 , 有可能会细分成更多粒子 , 它们或许在我们看不见的地方构成了一个与我们所在的世界完全不同的“暗世界” 。 这样的世界是否真的存在?科学家为此不断探索 , 希望有一天能揭开它的神秘面纱 。
探寻踪迹 科学家多管齐下
“目前来看 , 人们对于暗物质的认知也许只会受限于想象力 。 ”刘佳告诉科技日报采访人员 , 如果想要验证这些观点是否正确 , 最有利的证据还是要真正找到暗物质 。
寻找暗物质有直接探测和间接探测之分 。
直接探测的方式类似于守株待兔 。 中国科学院院士、国家天文台台长常进2020年7月在一场科普直播活动中表示 , 我们生活在一团暗物质云中 , 每秒钟可能有几百万甚至上千万的暗物质粒子穿过我们的身体 。
直接探测暗物质的方法之一 , 就是利用精密的仪器密切观察大量的原子核 , 如果足够幸运 , 某一时刻暗物质碰撞到某个原子核 , 会在原子核上留下残余能量 。
当然 , 这种能量波动极其微弱 , 而且宇宙中的各种射线同样也有机会与这个原子核来一场亲密的邂逅 , 从而对实验结果产生干扰 。
因此 , 旨在直接探测到暗物质的实验室通常会建于极深的地下或山下 , 尽最大可能屏蔽掉这些干扰 。 例如位于我国四川的锦屏深地核天体物理实验室 , 其上垂直岩石的覆盖就厚达2400米 。
间接探测则致力于寻找暗物质的“儿子” 。 学者认为 , 暗物质可以通过湮灭产生极高能的光子、正负电子、正反质子或者中微子 。 如果我们能在众多天文信号中剥离出这些暗物质相关的信号 , 也许就能找到暗物质存在的蛛丝马迹 。 我国发射的“悟空”号暗物质粒子探测卫星正是致力于此 。
遗憾的是 , 到目前为止 , 不论是通过哪种探测暗物质的方法 , 国内外学者都没有真正找到暗物质的踪迹 。 虽然耗时费力 , 但对于虚无缥缈的暗物质 , 探索的脚步从未终止 。 “工欲善其事 , 必先利其器 。 基础科学需要一些高精尖的装置 , 也需要将这些装置做到极致 , 这将会间接推动相关行业发展 。 而科学 , 往往会在这个过程中获得新奇的发现 , 或许将会掀起又一场科技革命 。 ”刘佳说 。