【美國《大眾科學(xué)》月刊網(wǎng)站1月3日報道】題:美科學(xué)家在南達科他州鉆地4850英尺尋找暗物質(zhì)

科學(xué)家在南達科他州布萊克山下4850英尺(約合1478米)處的發(fā)掘可能解開(kāi)物理界的最大謎團之一。

從1876年到2002年,南達科他州利德的老百姓從霍姆斯特克礦山挖掘出價(jià)值35億美元的黃金。2007年,國家科學(xué)基金會(huì )認定,這個(gè)8000英尺(約合2438米)深的洞穴將是建造深層地底科學(xué)與工程實(shí)驗室的理想場(chǎng)所。這個(gè)大型研究設施將包括全球最深的地底實(shí)驗室。

現在,由物理學(xué)家和當過(guò)礦工的人組成的一支隊伍已經(jīng)將霍姆斯特克的運貨倉庫改建成桑福德地底實(shí)驗室的一座全新地表實(shí)驗室。他們將墻壁和踢腳板都刷成白色,并劃出黃色的地面標線(xiàn),指引來(lái)訪(fǎng)者繞過(guò)巨大的氮罐、衣柜大小的計算機組和塑料覆蓋的機器零件。很快,他們將把很多這些元件匯聚在實(shí)驗室的無(wú)塵室并將其組裝成大型地底氙暗物質(zhì)探測器(LUX),隨后將這臺機器下降到礦井一半的深度。如果一切進(jìn)展順利,探測器將最終探測到一些暗物質(zhì)粒子的存在。人們至今尚未發(fā)現的這種無(wú)形物質(zhì)很可能就是使宇宙結合起來(lái)的物質(zhì)。

為了發(fā)現暗物質(zhì)的直接證據,全世界目前至少有10項探索行動(dòng),大型地底氙暗物質(zhì)探測器項目只是其中之一。為了贏(yíng)得諾貝爾獎和聯(lián)邦政府自始至終的長(cháng)期投資,50名大型地底氙暗物質(zhì)探測器研究人員和2848名利德民眾相當公開(kāi)地表示希望拔得頭籌。但是,問(wèn)題已經(jīng)出現。

如今,大部分物理學(xué)家(但絕不是全部)都認同暗物質(zhì)存在,并認為暗物質(zhì)可能由弱相互作用重粒子(WIMP)組成。“重”并不意味著(zhù)這些粒子很大,卻表明它們有質(zhì)量,因此不僅能對引力產(chǎn)生反應,而且可以產(chǎn)生引力。“弱相互作用”的意思是,盡管有質(zhì)量,這些微粒同物質(zhì)的相互作用微乎其微?？茖W(xué)家們還認為,弱相互作用重粒子在電磁上保持中性,這就是我們無(wú)法看到它們的原因。當然,至今所有針對暗物質(zhì)存在的論點(diǎn)都是通過(guò)推論得來(lái)的。沒(méi)有人曾直接觀(guān)察到這種物質(zhì)。

很多科學(xué)家都對弱相互作用重粒子理論表示懷疑,在某些情況下對暗物質(zhì)觀(guān)點(diǎn)本身也持懷疑態(tài)度。他們認為牛頓物理學(xué)或許根本無(wú)法解釋星系層面的運動(dòng)原理。