霍思伊

暗物質(zhì)到底是什么？它真的存在嗎？

在2400米厚的巖層下，科學(xué)家正在研究這個(gè)問(wèn)題。去中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室探訪前，我閱讀了大量文獻(xiàn)，也研究了不同實(shí)驗(yàn)方法，從直接探測(cè)、間接探測(cè)，再到利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)親自“制造”暗物質(zhì)，試圖在腦海中構(gòu)建一個(gè)人類(lèi)探索暗物質(zhì)的完整坐標(biāo)系，再在其中找到錦屏的錨點(diǎn)。但很快發(fā)現(xiàn)，真正吸引我的，并非不同研究路線和進(jìn)展，而是它們共同的“失敗”。

100多年了，人類(lèi)還沒(méi)找到暗物質(zhì)。21世紀(jì)初，美國(guó)物理學(xué)家聚到一起，討論100年里物理學(xué)的頭號(hào)難題，排名第一的就是暗物質(zhì)，直到現(xiàn)在，它仍是物理學(xué)天空中最令人迷惑的一朵烏云。根據(jù)理論預(yù)測(cè)，暗物質(zhì)可能分布的能區(qū)非常廣，不同技術(shù)路線就像在千里防線上的不同位置發(fā)起進(jìn)攻，但其實(shí)，所有這些進(jìn)攻點(diǎn)加起來(lái)，也只占暗物質(zhì)能區(qū)中的很小一部分。因此，雖然國(guó)際上暗物質(zhì)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，不同團(tuán)隊(duì)之間你追我趕，但如果尋找暗物質(zhì)是一場(chǎng)長(zhǎng)跑，人類(lèi)距離終點(diǎn)可能還有非常遠(yuǎn)的距離。

當(dāng)一場(chǎng)漫長(zhǎng)的追尋始終沒(méi)有結(jié)果，且需要投入越來(lái)越多的巨額資金，科學(xué)家該怎么選擇？是更進(jìn)一步，還是調(diào)轉(zhuǎn)船頭？

從20世紀(jì)七八十年代就流行起來(lái)的暗物質(zhì)主流候選者WIMP粒子（弱相互作用大質(zhì)量粒子）近年頻遭質(zhì)疑，繼WIMP之后，軸子成了新的寵兒，這是一種比WIMP輕得多的粒子。而這兩個(gè)理論背后，幾百個(gè)暗物質(zhì)理論已經(jīng)如過(guò)眼云煙，科學(xué)也像時(shí)尚一樣，總會(huì)有新的潮流。但上海交通大學(xué)Panda X實(shí)驗(yàn)組發(fā)言人劉江來(lái)對(duì)我說(shuō)，堅(jiān)持經(jīng)典雖然“相對(duì)保守”，還是要在這個(gè)方向繼續(xù)走下去。因?yàn)閃IMP模型背后是超對(duì)稱(chēng)的美，它非常簡(jiǎn)潔、優(yōu)雅，如果說(shuō)整個(gè)物理學(xué)是一個(gè)大的拼圖，當(dāng)一種理論能同時(shí)拼上拼圖中的好幾塊，這不應(yīng)該是造物主的一個(gè)巧合。

還有人給暗物質(zhì)研究潑冷水，大多數(shù)理論都假設(shè)暗物質(zhì)和普通物質(zhì)之間存在弱相互作用，但如果這種假設(shè)根本就是錯(cuò)的呢？劉江來(lái)說(shuō)，作為一個(gè)科學(xué)家，我們就生活在當(dāng)下這個(gè)時(shí)代，也只能做好這個(gè)時(shí)代的事。

在我看來(lái)，科學(xué)史上，面臨同樣困難的案例有很多，但在暗物質(zhì)故事中，有物理學(xué)最本質(zhì)的美，不僅是世界結(jié)構(gòu)的抽象之美，還有科學(xué)家作出選擇的過(guò)程本身所迸發(fā)的美。科學(xué)沒(méi)有無(wú)用功，有結(jié)果和沒(méi)結(jié)果，在科學(xué)上其實(shí)都是有意義的結(jié)果。

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9/2024 總第1131期

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