什麼是暗物質，科學家為什麼要千方百計抓到它？

2010年12月12日，中國首個極深地下「暗物質」實驗室投入使用。說起暗物質，你可知道什麼是暗物質呢？

天體物理學研究發現，在浩瀚的宇宙空間里，我們能夠觀測到的發光星體（包括發射X射線、γ射線的星體）的質量僅僅只是宇宙空間里物質總質量的一小部分。還有很大一部分質量則來自至今我們還沒有弄清楚的東西。這種視而不見又確實存在的東西，我們稱它為「暗物質」。

科學家對暗物質的認識可以追溯到20世紀30年代初。1933年，瑞士天文學家茲威基在估算后髮座星系團的總質量時，使用了兩種不同的方法：光度法和動力學法。結果用動力學方法算得的質量要比用光度法算得的質量大400倍！如此巨大的誤差只能有一個解釋：發光星體的質量只是星系團質量的一小部分，還有很大一部分質量不知哪裡去了。於是他把這叫作「短缺質量」。

當時這一發現並未引起重視，直到1978年，一些射電天文學家在系統測量旋渦星系的轉動曲線時，發現離星系中心不同距離處的物體具有相同的線速度。這個觀察結果與人們熟悉的太陽系的情況完全相悖。在太陽系裡離中心越遠的行星，線速度越小。這是著名的開普勒定律告訴我們的。而同樣受萬有引力作用產生的星系周圍物體的運動也應該遵循開普勒定律！為此，有科學家提出，只有假設在星系的周圍還存在著暗物質，那麼觀察到的星系運動才能與開普勒定律的計算結果相吻合。由此，在星系的發光物體以外，必定還有大量看不見的暗物質的觀念逐步為人們所接受。在這種觀點指導下，科學家又發現了存在暗物質的許多證據。例如1983年發現距銀河中心20萬光年的R15星，視向速度達465米/秒。要產生如此大的速度，銀河系的總質量至少要比發光區的質量大10倍才行。

另外，科學家在對宇宙起源的理論研究中，也確實感到應該有暗物質的存在，才能使他們的理論自圓其說。

那麼，暗物質究竟是什麼呢？對此，科學家有過許多猜想：有人說暗物質是彌散在宇宙空間里的氣體，也有人說它是宇宙里的塵埃，還有人猜它是已經變暗的「死星」，甚至可能是黑洞。這些猜想雖然都事出有因，但缺乏有力的證據，未能得到學術界的認同。

在暗物質的眾多候選者之中，中微子卻最受到人們的青睞。因為它是宇宙之中已知確實存在，而且數量極多的一類粒子。特別是1980年，蘇聯理論與實驗物理研究所宣布了中微子的靜止質量可能不等於零後，給人們對中微子與暗物質之間的關係帶來了豐富的想像空間。由於中微子數量極多，即使它的靜止質量很微小，其總質量仍然相當可觀。此外，大多數中微子不發光，只有很弱的電磁作用，等等，這些性質使它都很像是暗物質。

當然，粒子物理學家還預言了一批新粒子來作為暗物質的候選者，如引力微子、光微子、膠微子、Z微子等，可惜這些假設的新粒子至今一個也沒有找到。看來要揭示暗物質的廬山真面目，還是一個任重而道遠的課題。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！