暗物质看不见，该怎么抓住它？

上世纪三十年代，科学家扎维观察星系的运动时发现，星系的运行速度要比根据万有引力定律计算出的速度大。以那么大的速度转动，按理说会被甩出去，可实际上星系还是在那里运转。扎维大胆地猜测宇宙中还存在我们看不见的质量，他把那些没有被看到的物质命名为暗物质。

扎维的观点在当时没有引起关注，几十年后科学家在研究螺旋星体的运动、恒星速度色散关系、星体的引力透镜等问题时发现了与理论不符的现象，看不见的暗物质设想得到了重视。虽然有一部分科学家从修改引力理论方面去解决遇到的问题，但是修改后的理论并不能解释所有的现象，并且还会面临很严重的问题。暗物质理论被大多数科学家所认同。根据理论分析，宇宙中看得见的物质大约占4%至5%，暗物质大约是物质的5至6倍。

暗物质存在与否不能只看理论，还需要发现它。暗物质不参与电磁相互作用，故不论什么频段的望远镜都不能观察到它。目前探测暗物质常用的方法有三种。

第一种方法是借助大型对撞机。对撞机能够将正反粒子加速到很高的能量后迎头相撞，在撞击的过程中会产生新的粒子，也许能够产生未曾发现的暗物质粒子。虽然看不到暗物质粒子，但是其他粒子很容易探测到。如果把其他粒子都找到后发现有能量丢失，有可能就是被暗物质粒子带走的。

第二种方法是假设暗物质也存在正反粒子，暗物质的正反粒子湮灭后可能会产生普通的粒子，根据产生的普通粒子去推测暗物质的存在。这种方法用得比较普遍，上世纪末丁肇中就曾将阿尔法磁谱仪送到太空寻找暗物质，遗憾的是没有获得想要的数据。目前国际空间站上还有第二代阿尔法磁谱仪超期服役，依然在为探测暗物质努力着。中国也有自己的命名为“悟空”的暗物质探测卫星，探测宇宙中来自暗物质的过量正电子。目前已经发现了很多异常的正电子，至于这些正电子是否来自暗物质还需要进一步确认。

第三种方法是让暗物质和原子核相撞，原子核获得动量后会在探测器中显现出电信号。由于太阳系中暗物质的分布不均匀，地球转到不同位置时暗物质和原子核的碰撞也就会有不同，这样探测器探测到的信号就会表现出随季节的变化。宇宙射线中的高能粒子也会撞击原子核，为了避开宇宙射线，探测器只能到深深的地下。中国在锦屏山建有世界上最深的探测实验室，深度达2400米。

以上三大方法使用以来，并没有取得确切证据表明暗物质的真实存在。也许是实验的精度还需进一步提高，也许需要探索新的方法。去年11月，中国科学技术大学的彭新华在《自然-物理》发表论文，他与德国科学家合作的团队开发出一种新型超灵敏量子精密探测技术，利用自选放大器将暗物质与原子核作用产生的赝磁场进行放大，使原子磁力计的磁探测灵敏度提高100倍，大大提高了搜寻灵敏度，并且可将实验装置的尺寸缩小到桌面那么大。该方法有望在探测暗物质、粒子物理学、原子与分子物理学等领域产生大的影响。

19世纪末物理学的天空有两朵乌云，那两朵不起眼的乌云最终引起了物理学翻天覆地的变化，相对论和量子力学相继建立起来。有很多人认为暗物质、暗能量就是当今物理学天空中的乌云。关于暗物质的理论研究及实验探索是当今粒子物理学的重要研究热点，这一问题的解决也许真的能够带来物理学又一次翻天覆地的变化。值得一提的是，中国在这方面的研究并不落后于其他国家，中国的科技实力整体上是在稳步提升的。