宇宙中藏著某種神秘的東(dong) 西，它看不見摸不著，我們(men) 僅(jin) 能通過它施加給宇宙萬(wan) 物的引力，得知它的存在，這就是所謂的“暗物質”。暗物質對於(yu) 解釋恒星在星係中的運動以及人類觀測到的其他宇宙現象必不可少，或許是很多宇宙事件的“幕後黑手”。

從(cong) 上世紀80年代起，物理學家建造了一係列高精尖探測器，來尋找暗物質，但到目前為(wei) 止，即使在最尖端複雜的實驗中，暗物質也沒有顯露過哪怕一絲(si) 真容。

2019年，在暗物質玩的這場“躲貓貓”遊戲中，科學家們(men) 將進入博弈的新階段。從(cong) 藏身地下的巨大探測器到高高在上傲視全天的大型望遠鏡，今年將進行的四大暗物質實驗或許會(hui) 給我們(men) 帶來驚喜。

LIGO升級幫助尋找暗物質

2015年，“激光幹涉儀(yi) 引力波天文台”(LIGO)首次直接觀測到引力波，讓世界為(wei) 之震驚和沸騰。在對設備進行一係列升級後，它將於(yu) 今年早些時候開始第三輪觀測。屆時，它收集的數據將比以往任何時候都多。有科學家稱，使用引力波數據有望揭示暗物質的“蛛絲(si) 馬跡”。

2018年，有研究人員提出，如果宇宙某處潛伏著一個(ge) 質量很小的“暗光子”，它的信號可能會(hui) 在LIGO數據中出現，導致引力波特征出現非常特殊的不規則性。

暗光子是人類假想的普通光粒子的雙胞胎粒子，如果它們(men) 存在，將是解釋暗物質的一種方式。

研究人員希望，地麵和未來的基於(yu) 太空的引力波探測器能夠做出重大發現，使暗物質研究塵埃落定。

隨著LIGO“王者歸來”，科學家很有可能在引力波數據中發現暗物質存在的證據。

弄清惰性中微子“真實身份”

惰性中微子也被認為(wei) 是暗物質的候選粒子。在新的一年裏，物理學家試圖厘清兩(liang) 者的關(guan) 係。

早在上世紀90年代，在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室中運行的液體(ti) 閃爍中微子探測器(LSND)實驗中，科學家發現了一種被稱為(wei) “惰性中微子”的神秘新粒子的證據。然而在接下來的20多年中，這一結果一直無法重複，其他實驗沒有找到任何關(guan) 於(yu) 該粒子的跡象。

2018年，事情突然出現了轉機：美國費米國家加速器實驗室的“助推器中微子實驗”(MiniBooNE)再次探測到了該信號，表明除了電子中微子、μ中微子和τ中微子外，第四種中微子——惰性中微子可能真的存在。

中微子可以幾乎不受阻礙地穿過其他物質，就如同其他物質不存在一樣，因而被稱為(wei) “幽靈粒子”。但常見的三種中微子質量太小，不可能是構成暗物質的成分。而惰性中微子是一種質量更大、與(yu) 普通物質間的相互作用也更弱的中微子。

有科學家認為(wei) ，如果惰性中微子的質量足夠大，就可能是尋找已久的暗物質。他們(men) 希望能在2019年弄清楚惰性中微子的“真實身份”。

大型綜合巡天望遠鏡“開眼”

“大型綜合巡天望遠鏡”(LSST)是科學家們(men) 正在智利建造的一台望遠鏡，每隔15秒，它就可以拍攝到大片天空的詳細圖像;每3天就能完成一次全天空掃描。

眾(zhong) 所周知，暗物質塑造了星係及其恒星相互運動和相互作用的方式。LSST的目標是提供有關(guan) 宇宙如何運作的前所未有的細節，這應該能為(wei) 天體(ti) 物理學家提供大量有關(guan) 暗物質性質及其在宇宙中所起作用的數據。

2019年，研究人員將首次打開該望遠鏡重達2800千克的“眼睛”，讓其對整個(ge) 天空投去深情的一瞥。LSST有望在2022年進入完全運行狀態，並在智利北部的帕切翁山展開為(wei) 期10年的全天巡視。在10年時間裏，它將對獲得的圖像進行比較，以追蹤天空的變化規律，為(wei) 理解暗物質如何“攪動”宇宙提供最深入的數據資源。

捕捉氙氣與(yu) 暗物質碰撞產(chan) 生的微光

一直以來，粒子物理學家推測，暗物質的第一個(ge) 直接標誌可能是一道閃光：由於(yu) 暗物質在非常暗的房間內(nei) 與(yu) 惰性物質發生碰撞，這些物質會(hui) 發出微弱的光斑。幾十年來，科學家根據這一原理建造了探測器，但迄今為(wei) 止，沒有一個(ge) 探測器產(chan) 生確定的結果。

因此，有不少科研團隊決(jue) 定另辟蹊徑——有的對現有設備進行升級，還有的則是建新的探測器來尋找暗物質。

2019年，中國科學家將在“粒子和天體(ti) 物理氙探測器”(PandaX)平台上努力工作，該平台晝夜不停地盯著氙氣尋找閃光——如果氙原子同暗物質粒子發生碰撞，產(chan) 生的微光將會(hui) 被探測器捕捉到。科學家正加速升級該探測器，希望在2019年—2020年完成大部分工作。升級後的探測器將稱為(wei) “PandaX-xt”，可容納4噸氙氣。

美國的暗物質研究人員也不甘示弱。位於(yu) 美國南達科他州一座廢棄金礦地下約一英裏處的“大型地下氙實驗(LUX)”也將全麵升級，更名為(wei) “LUX-Zeplin”，容納10噸液態氙。與(yu) “PandaX-xt”一樣，該項目可能要到2020年之後才完工。

意大利也計劃將其探測器“XENON”升級至8噸液態氙規模，名為(wei) “XENON-nt”，升級可能在2019年完成。

上述四種搜尋方法，會(hui) 讓科學家在2019年獲得暗物質的確切證據嗎？我們(men) 並不確定。或許暗物質真的存在，不過是以截然不同於(yu) 我們(men) 預期的方式存在。

不管怎樣，人類對宇宙的探索永無止境，許多未解之謎等待解開。比起找到暗物質，更大的探索還在後麵，但暗物質像一把鑰匙，能夠打開物理學更深層次理論的大門。