暗物質可能不像我們想象的那么神秘

天文學家們努力了將近80年，企圖搞清彌漫于宇宙的神秘暗物質是由什么構成的。通過星系的運動，天文學家們想到了利用暗物質來解釋為什么宇宙的質量好像要比可見恒星和星系所占的質量大得多。在很大程度上，他們相信暗物質是某種奇異的亞原子粒子，在大爆炸的過程中大批量地形成，用任何方法都無法看到，只是由質量而產生引力。暗物質粒子在很大程度上仍然是理論上的觀念，因為天文學家們從來沒有直接探測到一個這樣的粒子。

但是，哈勃太空望遠鏡和位于智利的甚大望遠鏡所進行的新一輪觀測，可能發現了一個關鍵的線索，有望搞清暗物質到底是什么。發表在《皇家天文學會月報》上的一篇新論文提出：“一個星系團叫做阿貝爾3827（Abell3827），位于距離地球14億光年之處，其中的暗物質粒子正在對一種重力之外的力做出反應。”

實際上，論文的作者們探測到的是不同尋常的暗物質布局。通常，暗物質會在星系周圍形成一個巨大的暈輪，我們銀河系的暗物質暈就是把我們籠絡在一起的因素之一：銀河系的旋轉非常快，如果沒有暗物質產生的額外引力將其籠絡在一起，銀河系就會飛散。但是，對于這個星系團中的一個星系來說，暗物質暈的中心點偏離了星系本身的中心點，偏離值大約為5，000光年。

就太空而言，這個距離不算遠。然而，正如一些理論提出的那樣：如果暗物質粒子僅僅受到重力的作用，那么這個偏離值應該是零。

但是，另外一些理論預測說：應該有另外一種力在起作用。至少幾十年以來，理論學家們傾向于把一種叫做“弱作用重粒子（WIMPS）”的粒子作為對暗物質構成的最佳解釋。這種粒子不僅能夠對引力做出反應，還能夠對另外一種相對較弱的力做出反應，這種力類似于所謂的弱核力——一種主要能夠引起放射性衰變的力。

這可能是首個實驗證據，證明暗物質真的是由弱作用重粒子構成的。英國杜倫大學天體物理學家理查德·梅西（RichardMassey）說：對暗物質團偏離的最佳解釋是，它正在跟阿貝爾3827中心的其他暗物質團互相穿插而過。暗物質團之間的摩擦正在迫使梅西觀察的這個暗物質團落后于它所在的星系，而這種摩擦是由這種額外的力造成的，然而梅西及同事還不知道這種力是什么。從能否更加容易地被看到這個角度來說，這種引力之外的力無法使暗物質變得更加明朗；但是，從對暗物質本質的理解方面來說，這種力使它顯得不那么神秘了。

然而，這種可能性也是有的：正在發生的只不過是普普通通的情況。例如：如果在可見星系的一側正在大量地形成恒星，這樣就可能會產生一個亮斑，使天文學家們對星系中心的估計出現偏差。或許，附近星系的引力可能會使這個可見星系的形狀產生扭曲，也會使其中心難以確定下來。“找出一個令人信服的替代解釋是很難的。”梅西說，“但是，這是一項令人激動的發現，對此我是格外謹慎的，只是給出了低調的見解。”

“通過某種未知的力量，暗物質粒子正在使彼此的速度減緩下來，這種觀點對于該問題來說確實像是可能性最大的解釋。”美國國家航空航天管理局噴氣推進實驗室的暗物質專家杰森·羅德斯說，“但是，我們顯然需要更多的證據。”為了獲取更多證據，天文學家們正在進行研究，對根據計劃要實施觀測的其他星系進行了新一輪觀測。

即使最終發現更多的暗物質偏離現象，也不一定能夠確定討論中的暗物質粒子的性質。即使這些粒子確實能夠感受到引力以外的某種力量，但是仍然會難以計算那種力量的強度，因而也難以進一步縮短潛在的候選粒子的列單。

世界上最大的粒子加速器是歐洲的大型強子對撞機。在理想的情況下，研究大型強子對撞機的粒子物理學家們將會在地球上制造出一些暗物質粒子，這樣也將會較為容易地測定這些粒子的屬性。地面以下的幾個探測器專門用來捕捉穿越地球的粒子，或許其中的一個探測器將會“砰”的一聲捕捉到一個可以說明問題的電子信號。