我们距离发现暗物质还有多远?

暗物质一直被认为是物理学中的最大谜题之一,不少科学家也都尝试去发现或者解释暗物质的存在。虽然暗物质一直没有被发现或者证实,但是大部分科学家依然相信其存在的可能,毕竟依靠现在的客观科学规律,很难找到其它解释来说明宇宙中大部分看不见的物质是什么。

从LHC(中文名“欧洲大型强子对撞机”)初次启动测试至今,也已经有11年的时间了,这些年里LHC发现了“希格斯玻色子”,也就是大家所熟悉的“上帝粒子”,而现在科学家们也尝试用LHC进行更加重要的研究,也就是探索暗物质的存在。

现在的大部分科学家进行的探索暗物质的实验,基本都是在最暗的地方进行。不少人都是把一个东西放到一个非常黑暗的场所,试图使暗物质粒子来撞击大型物体,因为从理论来说,暗物质粒子撞击物体后应该会产生闪光,这样的话就可以根据物质的性质和其发出的闪光,来推断出暗物质粒子的其他信息。

不过在暗处探索暗物质的研究迟迟没有打开局面,LHC却与其相反的开始了在最亮的地方探索暗物质的研究。现在理论物理学家认为,LHC有可能创造出特定的暗物质粒子,也就是已知粒子的超对称伙伴粒子。这源于科学家们认为众多已知的粒子应该都具有一种超对称性,也就是说这些已知粒子都应该有还没被发现的“伙伴粒子”存在,像重力微子、光微子、胶微子这些都是猜想出的伙伴粒子,虽然超对称粒子已经被观测到,但是仍属于未被完全证实的状态中。

而现在科学家们已经开始认为LHC会成为发现超对称粒子的关键因素,LHC在发现了上帝粒子后,也更加可以让人们相信它可以通过超高速对撞制造出超对称粒子。只不过从理论上来说,如果真的存在超对称粒子,那么这种粒子很有可能在衰变之前就飞出对撞机。因为现在LHC虽然观测到了超对称粒子,但只是看到了超对称粒子在衰变后转变为常见的粒子,所以如果超对称粒子是在衰变前就飞出了对撞机,就可以解释这种现象,只不过超对称粒子衰变前的情况就无法被观测到了。

正当研究进入到瓶颈后,有研究人员提出了用反推的思路来解决这个问题,也就是说利用现有所有已知信息来推断出更多未知的信息,而现在研究人员已知的最多信息便是LHC这些年来碰撞百万多个粒子后的统计数据,由此便诞生了一个想法:利用统计数据中碰撞所失去的横向动量的大小来进行反推。不过准确测量出统计数据中失去动量的大小是很耗费时间的,毕竟在LHC这种大量粒子重叠碰撞的密集环境中,把真实动量和虚假动量大小分开是很难的。不过科学的探索总是需要大量的时间来完成,所以虽然暗物质的探索并不如想象中顺利,但是仍然在缓步前进着。

而在最近几个月的时间里,LHC的研究人员们也有了更新一步的进展,通过对过去百万多粒子的碰撞数据进行整理后,找出了超对称暗物质最有可能的候选者,也就是超带电子、伴轻子和超对称底夸克,如果他们具有一定的特征,那么就可以被认定为暗物质的伙伴粒子,从而发现暗物质的存在。

如果要问科学界距离发现暗物质还有多远,那么需要的时间一定不会太短,不过众多科学家在这条路上不断提出想法,否定又完善,不停搭建着探索暗物质的“塔楼”,相信未来的某一天,我们一定可以彻底搞清楚暗物质的存在,而现在LHC对暗物质的探索也取得了关键的突破,一切都走在正确的道路上。

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