暗物質(zhì)提出

　　 什么是暗物質(zhì)？暗物質(zhì)(包括暗能量)被認為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題，它代表了宇宙中90%(暗物質(zhì)加暗能量90%）以上的物質(zhì)含量，而我們可以看到的物質(zhì)只占宇宙總物質(zhì)量的10%不到(約5％左右)。1957年諾貝爾獎的獲得者李政道更是認為其占了宇宙質(zhì)量的99%。暗物質(zhì)無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到?？茖W家曾對暗物質(zhì)的特性提出了多種假設，但直到目前還沒有得到充分的證明。 　　幾十年前，暗物質(zhì)(dark matter)剛被提出來時僅僅是理論的產(chǎn)物，但是現(xiàn)在我們知道暗物質(zhì)已經(jīng)成為了宇宙的重要組成部分。暗物質(zhì)的總質(zhì)量是普通物質(zhì)的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同時更重要的是，暗物質(zhì)主導了宇宙結(jié)構(gòu)的形成。暗物質(zhì)的本質(zhì)現(xiàn)在還是個謎，但是如果假設它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那么由此形成的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)與觀測相一致。不過，最近對星系以及亞星系結(jié)構(gòu)的分析顯示，這一假設和觀測結(jié)果之間存在著差異，這同時為多種可能的暗物質(zhì)理論提供了用武之地。通過對小尺度結(jié)構(gòu)密度、分布、演化以及其環(huán)境的研究可以區(qū)分這些潛在的暗物質(zhì)模型，為暗物質(zhì)本性的研究帶來新的曙光。

第一次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)

　　大約65年前，第一次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的證據(jù)。當時，弗里茲·扎維奇發(fā)現(xiàn)，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計算所得到的值的100倍以上，否則星系團根本無法束縛住這些星系。之后幾十年的觀測分析證實了這一點。盡管對暗物質(zhì)的性質(zhì)仍然一無所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大約20%的暗物質(zhì)以被廣為接受了。 　　在引入宇宙膨脹理論之后，許多宇宙學家相信我們的宇宙是一個平行空間，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的（這一臨界值用于區(qū)分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向于一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質(zhì)的形式出現(xiàn)，包括4%的普通物質(zhì)和96%的暗物質(zhì)。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質(zhì)密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質(zhì)的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。 　　不過，我們忽略了極為重要的一點，那就是正是暗物質(zhì)促成了宇宙結(jié)構(gòu)的形成，如果沒有暗物質(zhì)就不會形成星系、恒星和行星，也就更談不上今天的人類了。宇宙盡管在極大的尺度上表現(xiàn)出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恒星、星系、星系團以及星系長城。而在大尺度上能夠促使物質(zhì)運動的力就只有引力了。但是均勻分布的物質(zhì)不會產(chǎn)生引力，因此今天所有的宇宙結(jié)構(gòu)必然源自于宇宙極早期物質(zhì)分布的微小漲落，而這些漲落會在宇宙微波背景（CMB）中留下痕跡。然而普通物質(zhì)不可能通過其自身的漲落形成實質(zhì)上的結(jié)構(gòu)而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕跡，因為那時普通物質(zhì)還沒有從輻射中脫耦出來。 　　另一方面，不與輻射耦合的暗物質(zhì)，其微小的漲落在普通物質(zhì)脫耦之前就放大了許多倍。在普通物質(zhì)脫耦之后，已經(jīng)成團的暗物質(zhì)就開始吸引普通物質(zhì)，進而形成了我們現(xiàn)在觀測到的結(jié)構(gòu)。因此這需要一個初始的漲落，但是它的振幅非常非常的小。這里需要的物質(zhì)就是冷暗物質(zhì)，由于它是無熱運動的非相對論性粒子因此得名。 　　在開始闡述這一模型的有效性之前，必須先交待一下其中最后一件重要的事情。對于先前提到的小擾動（漲落），為了預言其在不同波長上的引力效應，小擾動譜必須具有特殊的形態(tài)。為此，最初的密度漲落應該是標度無關(guān)的。也就是說，如果我們把能量分布分解成一系列不同波長的正弦波之和，那么所有正弦波的振幅都應該是相同的。"大爆炸"初期暴漲理論的成功之處就在于它提供了很好的動力學出發(fā)機制來形成這樣一個標度無關(guān)的小擾動譜（其譜指數(shù)n=1）。WMAP的觀測結(jié)果證實了這一預言，其觀測到的結(jié)果。 　　但是如果我們不了解暗物質(zhì)的性質(zhì)，就不能說我們已經(jīng)了解了宇宙。現(xiàn)在已經(jīng)知道了兩種暗物質(zhì)--中微子和黑洞。但是它們對暗物質(zhì)總量的貢獻是非常微小的，暗物質(zhì)中的絕大部分現(xiàn)在還不清楚。這里我們將討論暗物質(zhì)可能的候選者，由其導致的結(jié)構(gòu)形成，以及我們?nèi)绾尉C合粒子探測器和天文觀測來揭示暗物質(zhì)的性質(zhì)。

暗物質(zhì)存在的證據(jù)

　　最早提出證據(jù)并推斷暗物質(zhì)存在的科學家是美國加州工學院的瑞士天文學家弗里茨·茲威基。 　　2006年，美國天文學家利用錢德拉X射線望遠鏡對星系團1E 0657-56進行觀測，無意間觀測到星系碰撞的過程，星系團碰撞威力之猛，使得黑暗物質(zhì)與正常物質(zhì)分開，因此發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。

首次捕獲暗物質(zhì)粒子

　　最新發(fā)現(xiàn)：美國科學家在地下廢棄鐵礦中捕獲暗物質(zhì)粒子 　　 2009年12月21日據(jù)國外媒體報道，美國科學家最新實驗發(fā)現(xiàn)0.75公里深的鐵礦中存在著暗物質(zhì)，強有力地證實了暗物質(zhì)的存在。物理學家在美國明尼蘇達州北部一個廢棄鐵礦中發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，這是迄今為止最有力的發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)證據(jù)。暗物質(zhì)被認為占據(jù)宇宙90%的質(zhì)量。

編輯本段中國暗物質(zhì)研究基地

　　央視消息：中國首個極深地下實驗室——“中國錦屏地下實驗室”今天在四川雅礱江錦屏水電站揭牌并投入使用，錦屏地下實驗室垂直巖石覆蓋達2400米，是目前世界巖石覆蓋最深的實驗室。它的建成標志著中國已經(jīng)擁有了世界一流的潔凈的低輻射研究平臺，能夠自主開展像暗物質(zhì)探測這樣的國際最前沿的基礎研究課題。目前，清華大學實驗組的暗物質(zhì)探測器已經(jīng)率先進入實驗室，并啟動探測工作，而明年上海交通大學等研究團隊也將進入這里開展暗物質(zhì)的探測研究。

地下實驗室在隧道里

　　在建設二灘水電站過程中，四川錦屏山底曾修建了18公里可以通行汽車的隧道，上面是2500多米厚的山體巖石。這些平常的隧道，在那些苦苦尋找實驗環(huán)境的宇宙學研究者眼里，卻成了“香餑餑”。 　　上海交大今年2月剛成立的粒子物理宇宙學研究所，就相中了錦屏山隧道作為地下實驗室的建設地點。這里將成為研究所成立后首個實驗的開展地，專門“搜捕”暗物質(zhì)。目前這里是世界上最優(yōu)越的探測暗物質(zhì)的環(huán)境。 　　之所以稱之為最優(yōu)，據(jù)交大物理系主任、粒子物理宇宙學研究所所長季向東介紹，該實驗室利用的是當?shù)亟ㄋ娬緯r修的地下隧道，在其側(cè)面開挖長40米，寬、高各為6米的空間。因而與國外一些“脫胎”于礦井的地下實驗室相比，使用更為便利，不必坐著電梯上上下下，乘坐汽車就能“入地”。而埋深2500米的隧道，更是難得，因為埋得越深，宇宙射線的干擾就越少。 　　今年年底，地下實驗室基本結(jié)構(gòu)將由二灘公司建成；明年，清華、交大將共同對實驗室作內(nèi)部裝修，預計明年年底建成。

“地下工作”并無不適

　　交大粒子物理宇宙學研究所特別研究員倪凱旋是暗物質(zhì)探測國際合作項目XENON的交大組負責人，也是該實驗數(shù)據(jù)分析組組長。在去年的一年里，他曾在意大利著名的Gran Sasso實驗室工作。Gran Sasso實驗室建在地下1400米，也是基于地下隧道建造的，在全球的地下實驗室中，空間是最大的。那里，有十幾個大大小小的實驗同時在進行，有探測暗物質(zhì)的，也有探測中微子等的。 　　“從地面上開車大概20分鐘，就能到達地下實驗室。”倪凱旋還記得第一次“入地”的感覺。戴上安全帽、穿著硬底鞋，進入實驗室，入眼是各種儀器設備。“那里四季恒溫，冬暖夏涼，不需要用空調(diào)。唯一與地面實驗室不同的是，那里沒有窗戶，刮風下雨絲毫感覺不到，進去久了也容易讓人搞不清外界是白天還是黑夜。” 　　“地下工作”時間久了，人是否會有不適？“地下實驗室的通風設備很好，絲毫不會感到氣悶，人在下面呆個半天，不會有任何異樣的感覺。”倪凱旋說，一旦儀器運行穩(wěn)定后，他只需在地面上的辦公室監(jiān)控探測器運行即可，而地下實驗室的所有數(shù)據(jù)也會傳送至地面，因而，科研人員無需24小時“守”著探測器。

“捉拿”暗物質(zhì)很不易

　　讓不少人難以理解的是，暗物質(zhì)在宇宙中，科學家為啥要“鉆”到地下去探測呢？這是因為暗物質(zhì)是種頗有“個性”的粒子，它質(zhì)量很大，但作用力卻微乎其微。 　　“每天可能有幾萬億個暗物質(zhì)穿過你的身體，但你卻感受不到，這是因為暗物質(zhì)的散射截面很小。”倪凱旋打了一個比方，就像一只足球能被球網(wǎng)擋住，但是一個小鐵球就能穿網(wǎng)而過，就是因為它的截面比球網(wǎng)的網(wǎng)格小。 　　如何“網(wǎng)”住暗物質(zhì)？科學家們也想了很多辦法。 　　最初的辦法是天文觀測法，但是，卻無法解答“暗物質(zhì)是什么”。后來，人們又采取間接探測和直接探測的辦法。前者，是探測暗物質(zhì)相互碰撞產(chǎn)生的普通物質(zhì)粒子信號，一般通過地面或太空望遠鏡探測；后者，則是用原子核與暗物質(zhì)碰撞，探測碰撞產(chǎn)生的信號。而在地面上，因為宇宙射線眾多，這些信號會對直接探測產(chǎn)生干擾，影響其鑒別能力。因此，地下實驗室可以幫助探測器“擋”去干擾，讓其“靜心”工作。

兩個實驗組確認入駐

　　錦屏山的地下實驗室是中國首個地下暗物質(zhì)探測實驗室。它建成后，為中國科學家挑戰(zhàn)世界級科研難題提供舞臺。 　　到目前為止，上海交大、清華兩個實驗組已確認將入駐地下實驗室。兩個實驗組的探測方式并不相同。交大將使用液氙探測器在此開展暗物質(zhì)的直接探測，清華將采用低溫半導體開展探測。 　　至于探測到暗物質(zhì)之后能派上什么用場，這對科研人員來說，仍是未知數(shù)。“粒子物理探求的是物質(zhì)最深層次的奧秘，對未來的生活會發(fā)生怎樣的影響，我們現(xiàn)在還不得而知。就像電被發(fā)明時，人們尚無法想象后來的電視、電腦。但無論如何，每一個科學發(fā)現(xiàn)都使人們對物質(zhì)世界的認識更進一步，這是最了不起的事。”季向東說。

編輯本段被看好的暗物質(zhì)候選者

　　長久以來，最被看好的暗物質(zhì)僅僅是假說中的基本暗性粒子，它具有壽命長、溫度低、無碰撞的特殊特性。溫度低意味著在脫耦時它們是非相對論性粒子，只有這樣它們才能在引力作用下迅速成團。壽命長意味著它的壽命必須與現(xiàn)今宇宙年齡相當，甚至更長。由于成團過程發(fā)生在比哈勃視界（宇宙年齡與光速的乘積）小的范圍內(nèi)，而且這一視界相對現(xiàn)在的宇宙而言非常的小，因此最先形成的暗物質(zhì)團塊或者暗物質(zhì)暈比銀河系的尺度要小得多，質(zhì)量也要小得多。隨著宇宙的膨脹和哈勃視界的增大，這些最先形成的小暗物質(zhì)暈會合并形成較大尺度的結(jié)構(gòu)，而這些較大尺度的結(jié)構(gòu)之后又會合并形成更大尺度的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果就是形成不同體積和質(zhì)量的結(jié)構(gòu)體系，定性上這是與觀測相一致的。相反的，對于相對論性粒子，例如中微子，在物質(zhì)引力成團的時期由于其運動速度過快而無法形成我們觀測到的結(jié)構(gòu)。因此中微子對暗物質(zhì)質(zhì)量密度的貢獻是可以忽略的。在太陽中微子實驗中對中微子質(zhì)量的測量結(jié)果也支持了這一點。無碰撞指的是暗物質(zhì)粒子（與暗物質(zhì)和普通物質(zhì)）的相互作用截面在暗物質(zhì)暈中小的可以忽略不計。這些粒子僅僅依靠引力來束縛住對方，并且在暗物質(zhì)暈中以一個較寬的軌道偏心律譜無阻礙的作軌道運動。

低溫無碰撞暗物質(zhì)

　　低溫無碰撞暗物質(zhì)（CCDM）被看好有幾方面的原因。第一，CCDM的結(jié)構(gòu)形成數(shù)值模擬結(jié)果與觀測相一致。第二，作為一個特殊的亞類，弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP）可以很好的解釋其在宇宙中的豐度。如果粒子間相互作用很弱，那么在宇宙最初的萬億分之一秒它們是處于熱平衡的。之后，由于湮滅它們開始脫離平衡。根據(jù)其相互作用截面估計，這些物質(zhì)的能量密度大約占了宇宙總能量密度的20-30%。這與觀測相符。CCDM被看好的第三個原因是，在一些理論模型中預言了一些非常有吸引力的候選粒子。

中性子

　　其中一個候選者就是中性子（neutralino），一種超對稱模型中提出的粒子。超對稱理論是超引力和超弦理論的基礎，它要求每一個已知的費米子都要有一個伴隨的玻色子（尚未觀測到），同時每一個玻色子也要有一個伴隨的費米子。如果超對稱依然保持到今天，伴隨粒子將都具有相同質(zhì)量。但是由于在宇宙的早期超對稱出現(xiàn)了自發(fā)的破缺，于是今天伴隨粒子的質(zhì)量也出現(xiàn)了變化。而且，大部分超對稱伴隨粒子是不穩(wěn)定的，在超對稱出現(xiàn)破缺之后不久就發(fā)生了衰變。但是，有一種最輕的伴隨粒子（質(zhì)量在100GeV的數(shù)量級）由于其自身的對稱性避免了衰變的發(fā)生。在最簡單模型中，這些粒子是呈電中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候選者。如果暗物質(zhì)是由中性子組成的，那么當?shù)厍虼┻^太陽附近的暗物質(zhì)時，地下的探測器就能探測到這些粒子。另外有一點必須注意，這一探測并不能說明暗物質(zhì)主要就是由WIMP構(gòu)成的?，F(xiàn)在的實驗還無法確定WIMP究竟是占了暗物質(zhì)的大部分還是僅僅只占一小部分。

軸子

　　另一個候選者是軸子（axion），一種非常輕的中性粒子（其質(zhì)量在1μeV的數(shù)量級上），它在大統(tǒng)一理論中起了重要的作用。軸子間通過極微小的力相互作用，由此它無法處于熱平衡狀態(tài)，因此不能很好的解釋它在宇宙中的豐度。在宇宙中，軸子處于低溫玻色子凝聚狀態(tài)，現(xiàn)在已經(jīng)建造了軸子探測器，探測工作也正在進行。

編輯本段CCDM存在的問題

天文學家看好CCDM

　　由于綜合了CCDM，標準模型在數(shù)學上是特殊的，盡管其中的一些參數(shù)至今還沒有被精確的測定，但是我們依然可以在不同的尺度上檢驗這一理論?，F(xiàn)在，能觀測到的最大尺度是CMB（上千個Mpc）。CMB的觀測顯示了原初的能量和物質(zhì)分布，同時觀測也顯示這一分布幾近均勻而沒有結(jié)構(gòu)。下一個尺度是星系的分布，從幾個Mpc到近1000個Mpc。在這些尺度上，理論和觀測符合的很好，這也使得天文學家有信心將這一模型拓展到所有的尺度上。

不一致性

　　然而在小一些的尺度上，從1Mpc到星系的尺度（Kpc），就出現(xiàn)了不一致。幾年前這種不一致性就顯現(xiàn)出來了，而且它的出現(xiàn)直接導致了"現(xiàn)行的理論是否正確"這一至關(guān)重要的問題的提出。在很大程度上，理論工作者相信，不一致性更可能是由于我們對暗物質(zhì)特性假設不當所造成的，而不太可能是標準模型本身固有的問題。首先，對于大尺度結(jié)構(gòu)，引力是占主導的，因此所有的計算都是基于牛頓和愛因斯坦的引力定律進行的。在小一些的尺度上，高溫高密物質(zhì)的流體力學作用就必須被包括進去了。其次，在大尺度上的漲落是微小的，而且我們有精確的方法可以對此進行量化和計算。但是在星系的尺度上，普通物質(zhì)和輻射間的相互作用卻極為復雜。在小尺度上的以下幾個主要問題。亞結(jié)構(gòu)可能并沒有CCDM數(shù)值模擬預言的那樣普遍。暗物質(zhì)暈的數(shù)量基本上和它的質(zhì)量成反比，因此應該能觀測到許多的矮星系以及由小暗物質(zhì)暈造成的引力透鏡效應，但是目前的觀測結(jié)果并沒有證實這一點。而且那些環(huán)繞銀河系或者其他星系的暗物質(zhì)，當它們合并入星系之后會使原先較薄的星系盤變得比現(xiàn)在觀測到得更厚。 　　暗物質(zhì)暈的密度分布應該在核區(qū)出現(xiàn)陡增，也就是說隨著到中心距離的減小，其密度應該急劇升高，但是這與我們觀測到的許多自引力系統(tǒng)的中心區(qū)域明顯不符。正如在引力透鏡研究中觀測到的，星系團的核心密度就要低于由大質(zhì)量暗物質(zhì)暈模型計算出來的結(jié)果。普通旋渦星系其核心區(qū)域的暗物質(zhì)比預期的就更少了，同樣的情況也出現(xiàn)在一些低表面亮度星系中。矮星系，例如銀河系的伴星系玉夫星系和天龍星系，則具有與理論形成鮮明對比的均勻密度中心。流體動力學模擬出來的星系盤其尺度和角動量都小于觀測到的結(jié)果。在許多高表面亮度星系中都呈現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)的棒狀結(jié)構(gòu)，如果這一結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，就要求其核心的密度要小于預期的值。 　　可以想象，解決這些日益增多的問題將取決于一些復雜的但卻是普通的天體物理過程。一些常規(guī)的解釋已經(jīng)被提出來用以解釋先前提到的結(jié)構(gòu)缺失現(xiàn)象。但是，總體上看，現(xiàn)在的觀測證據(jù)顯示，從巨型的星系團（質(zhì)量大于1015個太陽質(zhì)量）到最小的矮星系（質(zhì)量小于109個太陽質(zhì)量）都存在著理論預言的高密度和觀測到的低密度之間的矛盾。

何處有大量暗物質(zhì)

　　茫茫宇宙中，恒星間相互作用，做著各種各樣的規(guī)則的軌道運動，而有些運動我們卻找不著其作用對應的物質(zhì)。因此，人們設想，在宇宙中也許存著我們看不見的物質(zhì)。 　　現(xiàn)已知道，宇宙的大結(jié)構(gòu)呈泡沫狀，星系聚集成“星系長城”，即泡沫的連接纖維，而纖維之間是巨大的“宇宙空洞”，即大泡泡，直徑達1~3億光年。如果沒有一種看不見的暗物質(zhì)的附加引力“幫忙”，這么大的空洞是不能維持的，就像屋頂和橋梁的跨度過大不能支持一樣。 　　我們的宇宙盡管在膨脹，但高速運動中的個星系并不散開，如果僅有可見物質(zhì)，它們的引力是不足以把各星系維持在一起的。 　　我們知道，太陽系的質(zhì)量，99.86%集中在太陽系的中心即太陽上，因此，離太陽近的行星受到太陽的引力，比離太陽遠的行星大，因此，離太陽近的行星繞太陽運行的速度，比離太陽遠的行星快，以便產(chǎn)生更大的離心加速度（離心力）來平衡較大的太陽引力。但在星系中心，雖然也集中了更多的恒星，還有黑洞，可是，離星系中心近的恒星的運動速度，并不比離得遠的恒星的運動速度快。這說明星系的質(zhì)量并不集中在星系中心，在星系的外圍區(qū)域一定有大量暗物質(zhì)存在。 　　天體的亮度反應天體的質(zhì)量。所以天文學家常常用星系的亮度來推算星系的質(zhì)量，也可通過引力來推算星系的質(zhì)量?？墒?，從引力推算出的銀河系的質(zhì)量，是從亮度推算的銀河系質(zhì)量的十倍以上，在外圍區(qū)域甚至達五千倍。因而，在那里必然有大量暗物質(zhì)存在。

各類科學家的發(fā)現(xiàn)

　　20世紀30年代，荷蘭天體物理學家奧爾特指出：為了說明恒星的運動，需要假定在太陽附近存在著暗物質(zhì)；同年代，茨維基從室女星系團諸星系的運動的觀測中，也認為在星系團中存在著大量的暗物質(zhì)；美國天文學家巴柯的理論分析也表明，在太陽附近，存在著與發(fā)光物質(zhì)幾乎同等數(shù)量看不見的物質(zhì)。

太陽附近和銀道面上的暗物質(zhì)是些什么

　　那么，太陽附近和銀道面上的暗物質(zhì)是些什么東西呢？天文學家認為，它們也許是一般光學望遠鏡觀測不到的極暗弱的褐矮星或質(zhì)量為木行星30～80倍的大行星。在大視場望遠鏡所拍攝的天空照片上已發(fā)現(xiàn)了暗于14星等，不到半個太陽質(zhì)量的M型矮星。由于太陽位于銀河系中心平面的附近，從探測到的M型矮星的數(shù)目可推算出，它們大概能提供銀河系應有失蹤質(zhì)量的另一半。且每一顆M型星發(fā)光，有幾萬年。所以人們認為銀河系中一定存在著許許多多的這些小恒星“燃燒”后的“尸體”，足以提供理論計算所需的全部暗物質(zhì)。 　　觀測結(jié)果和理論分析均表明漩渦星系外圍存在著大質(zhì)量的暗暈。那么，暗暈中含有哪些看不見的物質(zhì)呢？英國天文學家里斯認為可能有三種候選者：第一種就是上面所述的小質(zhì)量恒星或大行星；第二種是很早以前由超大質(zhì)量恒星坍縮而成的200萬倍太陽質(zhì)量左右的大質(zhì)量黑洞；第三種是奇異粒子，如質(zhì)量可能為20～49電子伏且與電子有聯(lián)系的中微子，質(zhì)量為105電子伏的軸子或目前科學家所贊成的各種大統(tǒng)一理論所允許和需求的粒子。 　　歐洲核子研究中心的粒子物理學家伊里斯認為，星系暈及星系團中最佳的暗物質(zhì)候選者是超對稱理論所要求的S粒子。這種理論認為：每個已知粒子的基本粒子（如光子）必定存在著與其配對的粒子（如具有一定質(zhì)量的光微子）。伊里斯推薦四種最佳暗物質(zhì)候選者：光微子、希格斯微子、中微子和引力粒子?？茖W家還認為，這些粒子也是星系團之間廣大宇宙空間中的冷的暗物質(zhì)候選者。 　　到現(xiàn)在，已有不少天文學家認為，宇宙中90％以上的物質(zhì)是以“暗物質(zhì)”的方式隱藏著。但暗物質(zhì)到底是些什么東西至今還是一個謎，還待于人們?nèi)ミM一步探索。 　　2006年1月6日報道，劍橋大學天文研究所的科學家們在歷史上第一次成功確定了廣泛分布在宇宙間的暗物質(zhì)的部分物理性質(zhì)。目前，從事此項研究的科學家們正準備在最近幾周內(nèi)將此項研究結(jié)果公開發(fā)表。 　　天文學家們稱，根據(jù)當前一些統(tǒng)計資料顯示，我們平?？床灰姷陌滴镔|(zhì)很可能占有宇宙所有物質(zhì)總量的95%。 　　在本次這項研究中，科學家們借助強功率天文望遠鏡(包括架設在智利的甚大天文望遠鏡VLT --Very Large Telescope)對距離銀河系不遠的矮星系進行了共達23夜的研究，此后科學家們還通過約7000余次的計算得出結(jié)論稱：在他們所觀測的這些矮星系中，暗物質(zhì)的含量是其它普通物質(zhì)的400多倍。此外，這些矮星系中物質(zhì) 粒子的運動速度可達每秒9公里，其溫度可達10000℃。 　　同時科學家們還觀測到，暗物質(zhì)與其它普通物質(zhì)還有著巨大的差異，如：盡管觀測目標的溫度是如此之高，但是這樣的高溫卻不會產(chǎn)生任何輻射。據(jù)領(lǐng)導此項研究的杰里-吉爾摩教授認為，暗物質(zhì)微粒很有可能不是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。然而在此之前科學家們曾一貫認為，暗物質(zhì)應該是由一些“冷”粒子構(gòu)成的，這些粒子的運動速度也不會太高。 　　暗物質(zhì)研究專家們還表示，宇宙間最小的連續(xù)存在的暗物質(zhì)片段大小也有1000光年，這樣的暗物質(zhì)片段質(zhì)量約是太陽的30多倍?？茖W家們還在此次研究中確定出了暗物質(zhì)微粒分布的密度，譬如，在地球上每立方厘米的空間如果能夠容納1023個物質(zhì)粒子，那么對于暗物質(zhì)來說這么大的空間只能容納約三分之一的微粒。 　　早在30年代，瑞士科學家弗里茲-茨維基就設想宇宙間存在著某種不為人所知的暗物質(zhì)。他還指出，星系群中的發(fā)光物質(zhì)如果只依靠自身的引力將各個星系保持聯(lián)接在一起，那么它們的量就必須要再增加10倍。而用來彌補這個空缺的就是看不見的重力物質(zhì)，即我們今天所說的暗物質(zhì)。盡管暗物質(zhì)在宇宙間的儲藏量比其它普通物質(zhì)高出許多，但有關(guān)暗物質(zhì)的性質(zhì)目前科學家們尚不能給予完整的表述。

暗物質(zhì)分布圖誕生

　　2007年1月，暗物質(zhì)分布圖終于誕生了！經(jīng)過4年的努力，70位研究人員繪制出這幅三維的“藍圖”，勾勒出相當于從地球上看，8個月亮并排所覆蓋的天空范圍中暗物質(zhì)的輪廓。他們使出了什么好手段化隱形為有形的呢？那可全虧了一項了不起的技術(shù)：引力透鏡。 　　更妙的是這張分布圖帶給我們的信息。首先我們看到，暗物質(zhì)并不是無所不在，它們只在某些地方聚集成團狀，而對另一些地方卻不屑一顧。其次，將星系的圖片與之重疊，我們看到星系與暗物質(zhì)的位置基本吻合。有暗物質(zhì)的地方，就有恒星和星系，沒有暗物質(zhì)的地方，就什么都沒有。暗物質(zhì)似乎相當于一個隱形的、但必不可少的背景，星系(包括銀河系)在其中移動。分布圖還為我們提供了一次真正的時光旅行的機會……分布圖中越遠的地方，離我們也越遠。不過，背景中恒星所發(fā)出的光不是我們瞬間就能看到的，即使光速(每秒30萬公里)堪稱極致，那也需要一定的時間。因為這段距離得用光年來計算，1光年相當于10萬億公里。 　　因此，如果你往遠處看，比如距離我們20億光年的地方，那你所看到的東西是20億年前的樣子而不是現(xiàn)在的樣子。就好像是回到了過去！明白了嗎？好，現(xiàn)在回到分布圖上，我們看到的是暗物質(zhì)在25億～75億年前的樣子。 　　那么在這個異常遙遠的年代，暗物質(zhì)看上去是什么樣子的呢？好像一碗面糊。而離我們越近，暗物質(zhì)就越是聚集在一起，像一個個的面包丁。這張神奇的分布圖顯示，暗物質(zhì)的形態(tài)隨著時間而發(fā)生著變化。更重要的是，這一分布圖為我們了解暗物質(zhì)的現(xiàn)狀提供了一條線索。馬賽天文物理實驗室的讓-保羅·克乃伯(Jean-Paul Kneib)參加了這張分布圖的繪制工作，他認為這種“面包丁”的形狀自25億年以來就沒有很大改變，所以我們看到的也就是暗物質(zhì)現(xiàn)在的形狀。 　　那我們也在其中嗎？把所有的數(shù)據(jù)綜合起來再加上研究人員們的推測就可以在這鍋宇宙濃湯中找到我們自己的歷史。是的，是的……你可以把初生的宇宙設想成一個盛湯的大碗，湯里含有暗物質(zhì)和普通物質(zhì)……在這個碗里出現(xiàn)了兩種相抗的現(xiàn)象：一方面是膨脹，試圖把碗撐大；另一方面是引力，促使物質(zhì)凝聚成塊。結(jié)果，宇宙中的某些地方?jīng)]有任何暗物質(zhì)和可見物質(zhì)，而它們在另外一些地方卻異常密集：暗物質(zhì)聚集在一起，星系則掛靠在暗物質(zhì)上，就像掛在鉤子上的畫。但可惜的是，我們對暗物質(zhì)究竟是什么還是一無所知…… 　　美國科學家稱暗物質(zhì)或許就存在于地球之上 　　“暗物質(zhì)”星系團，也被稱為“子彈星系團”，距離地球38億光年。通過研究這類星系團，科學家能夠測量出暗物質(zhì)的不可見影響。 據(jù)美國太空網(wǎng)報道，神秘的暗物質(zhì)一直以來都是自然界的未解之謎，引起了科學家們的探索和爭論。近日，美國“低溫暗物質(zhì)搜尋計劃”項目組科學家研究指出，暗物質(zhì)或許就存在于地球之上。 暗物質(zhì)就因為它“模糊、隱晦”的特點而很難發(fā)現(xiàn)。事實上，科學家們也不知道究竟何為暗物質(zhì)。由于暗物質(zhì)既不釋放任何光線，也不反射任何光線，因此最強大的天文望遠鏡都無法直接探測到它。自20世紀70年代以來，科學家們根據(jù)對許多大型天體之間，如星系之間的引力效果的觀測發(fā)現(xiàn)，常規(guī)物質(zhì)不可能引起如此大的引力，因此暗物質(zhì)的存在理論被廣泛認同。 　　根據(jù)科學家們的理論，暗物質(zhì)通常也不會與大多數(shù)常規(guī)物質(zhì)結(jié)合。有的觀點認為，暗物質(zhì)能夠直接穿越地球、房屋和人們的身體。一些科學家已經(jīng)開始在地下尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)。 　　美國明尼蘇達大學科學家安吉拉-雷塞特爾是“低溫暗物質(zhì)搜尋計劃”項目組成員之一。雷塞特爾表示，“就在我們的周圍，存在一種暗物質(zhì)流。每時每刻都存在一種交互。”她是在近期舉行的美國物理學會一次會議上發(fā)表這一理論的。 　　在最新一期《科學快訊》雜志上，雷塞特爾和同事們發(fā)表論文聲稱，他們最近發(fā)現(xiàn)了兩起事件，這些事件可能就是由暗物質(zhì)撞擊探測器所引起的。雷塞特爾表示，“我們此前的探測結(jié)果從來沒有如此發(fā)現(xiàn)，這是首次。” 　　“低溫暗物質(zhì)搜尋計劃”位于明尼蘇達州地下大約700米的一個礦井中。因此，礦井可以阻止其他任何物質(zhì)抵達實驗設備，除了暗物質(zhì)。這樣宇宙射線和其他粒子可能會與暗物質(zhì)粒子混淆的可能性已基本被排除。探測器本身也主要是由鍺元素或硅元素組成的曲棍球形狀的小塊。如果鍺或硅原子的原子核被暗物質(zhì)粒子擊中，它就會反彈并向探測器發(fā)送一個信號。 　　科學家發(fā)現(xiàn)，宇宙中的暗物質(zhì)與一些小型的臨近星系密切相關(guān)。這些星系只有數(shù)顆恒星，但它們的質(zhì)量卻是這些恒星單獨質(zhì)量的一百倍。這種隱藏的物質(zhì)就被科學家稱作暗物質(zhì)。 　　然而，研究人員也無法完全確定他們所探測到的兩個信號究竟是由暗物質(zhì)粒子還是由其他粒子引起的。這兩個信號太少，因此科學家們也無法確定。據(jù)科學家介紹，他們的計算曾經(jīng)預測到背景可能會引起一次假事件。“低溫暗物質(zhì)搜尋計劃”將繼續(xù)進行他們的實驗以期發(fā)現(xiàn)更多實質(zhì)性的信號。 　　地球上另一項探尋暗物質(zhì)的嘗試聚焦于強大的粒子加速器，這類加速器可以將亞原子粒子加速到接近光速，然后讓它們相互碰撞。科學家們希望通過這種難以置信的高速碰撞從而產(chǎn)生奇異粒子，其中包括暗物質(zhì)粒子。 　　然而，即使采用最強大的粒子加速器，至今也未能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的任何跡象。美國馬里蘭大學科學家薩拉-恩諾表示，“你也許會問為什么會這樣，為什么組成宇宙大部分的物質(zhì)粒子為什么在我們的加速器中從來沒有發(fā)現(xiàn)過。”原因之一可能就是他們的加速器還沒達到足夠強大。 　　科學家們也無法確定暗物質(zhì)粒子究竟有多大，有多重，以及究竟需要多大的能量才能夠在實驗室中發(fā)現(xiàn)它們?；蛟S在任何加速器中都無法找到暗物質(zhì)粒子。恩諾表示，“我們或許不知道這樣一個事實，那就是暗物質(zhì)粒子是我們無法制造或探測到的粒子。” 　　現(xiàn)在，最大的希望就寄托于新型的粒子加速器大型強子對撞機身上。恩諾表示，“大型強子對撞機或許會最終讓我們獲得足夠的能量以產(chǎn)生暗物質(zhì)粒子，并在撞擊中發(fā)出它們。”恩諾也是大型強子對撞機緊湊型μ子螺旋型磁譜儀實驗項目組成員之一。

編輯本段科學家在銀河深處發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子證據(jù)

　　宇宙學家表示，他們已經(jīng)在銀河核心深處發(fā)現(xiàn)與暗物質(zhì)粒子有關(guān)的最令人信服的證據(jù)。該地的這種神秘物質(zhì)相撞在一起產(chǎn)生伽馬射線的次數(shù)，比天空中的其他臨近區(qū)域更頻繁。 　　據(jù)國外媒體報道，宇宙學家表示，他們已經(jīng)在銀河核心深處發(fā)現(xiàn)與暗物質(zhì)粒子有關(guān)的最令人信服的證據(jù)。該地的這種神秘物質(zhì)相撞在一起產(chǎn)生伽馬射線的次數(shù)，比天空中的其他臨近區(qū)域更頻繁。 　　最近幾年，科學雜志上不斷出現(xiàn)類似研究，不過要證實信息來源一直非常困難。然而費米實驗室和芝加哥大學的宇宙學家、最新研究的第一論文作者丹·霍普表示，10月13日出現(xiàn)在網(wǎng)站上的這項最新研究與此不同。他說：“除了暗物質(zhì)以外，我們考慮每一個天文學來源，然而我們了解的知識無法解釋這些觀測資料。也沒有與之密切相關(guān)的解釋。”這一斷言還沒得到其他科學家的嚴格審查，不過看過這篇論文的人表示，他們還需要對該成果進行更多討論。 　　費米實驗室的天體物理學家克雷格·霍甘并沒參與這項研究，他說：“這是我所知道的第一項通過一個簡單粒子模型，把少量與暗物質(zhì)的證據(jù)有關(guān)的線索拼接在一起的研究。雖然它還沒有充足證據(jù)，但它令人興奮，值得我們?nèi)プ犯康住?#8221;暗物質(zhì)從137億年前開始在龐大的能量膨脹——宇宙大爆炸過程中形成。能量冷卻后形成普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量，目前它們在宇宙中的比例分別是4%、23%和73%。 　　跟普通物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)具有引力，幾十億顆恒星正是在它們的幫助下聚集到星系里。但是這種物質(zhì)很難與普通物質(zhì)發(fā)生互動，人們看不到它。微中子是唯一一種曾在實驗室里發(fā)現(xiàn)的暗物質(zhì)粒子，但是它們幾乎是零質(zhì)量，而且在暗物質(zhì)的宇宙能量部分里僅占很小比例。天體物理學家認為，剩下的很大一部分是由弱相互作用大質(zhì)量粒子(WIMP)構(gòu)成，這種粒子的能量大約比質(zhì)子多10到1000倍。如果兩個暗物質(zhì)粒子撞在一起，它們就會彼此摧毀對方，產(chǎn)生伽馬射線。 　　霍普和他的科研組通過對費米伽馬射線太空望遠鏡在兩年多時間里傳回地球的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)這種高能死亡信號。費米太空望遠鏡是美國宇航局的伽馬射線望遠鏡，主要用來掃描銀河的高能活躍區(qū)。他們發(fā)現(xiàn)，發(fā)出信號的相撞在一起的暗物質(zhì)粒子，比質(zhì)子大約重8到9倍?；羝照f：“它比我們大部分人猜測的結(jié)果可能更輕一些。迄今為止我們很擅長這方面。不過人們猜測的暗物質(zhì)粒子的重量范圍不會一成不變。” 　　該科研組在銀河核心處一個直徑100光年的區(qū)域收集到的數(shù)據(jù)里發(fā)現(xiàn)這些信號。霍普解釋說，他們之所以會關(guān)注這個區(qū)域，是因為它是暗物質(zhì)最喜歡的聚集地，銀河這個區(qū)域的暗物質(zhì)密度，是銀河邊緣的10萬倍。簡而言之，銀河核心就是一個暗物質(zhì)大量聚集在一起，經(jīng)常相撞的地方。 　　然而，其他科學家希望看到卡爾·薩根的名言“不同凡響的發(fā)現(xiàn)需要不同凡響的證據(jù)”能變成現(xiàn)實。也就是說，他們希望看到從自然界和實驗室兩方面獲得的證據(jù)。芝加哥大學的宇宙學家邁克爾·特納沒參與這項研究，他說：“沒人提供像薩根提到的那種證據(jù)。接受這一觀點最困難的部分是，你必須拒絕接受天體物理學解釋。大自然非常非常聰明，這可能是我們至今從沒思考過的事情。” 　　特納表示，好消息是幾項有希望的暗物質(zhì)探測試驗目前正在進行。相干鍺中微子技術(shù)(CoGeNT)等深埋地下的探測器可助霍普一臂之力。該探測器近幾年可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)弱相互作用大質(zhì)量粒子的跡象。特納說：“這十年是暗物質(zhì)的十年。這個問題即將解決。現(xiàn)在所有這些探測器都在觀測正確方位。”霍普同意兩人的觀點，不過他表示，與他交談過的天體物理學家，沒人能解釋清楚這一現(xiàn)象。他認為，在他的發(fā)現(xiàn)得到支持或痛批前，也許只要數(shù)周時間就能在實驗室里驗證暗物質(zhì)是否存在。他說：“我從沒像現(xiàn)在一樣為自己是一名宇宙學家而感到激動不已。”

編輯本段暗物質(zhì)和暗能量是世紀謎題

　　21世紀初科學最大的謎是暗物質(zhì)和暗能量。它們的存在，向全世界年輕的科學家提出了挑戰(zhàn)。 暗物質(zhì)存在于人類已知的物質(zhì)之外，人們目前知道它的存在，但不知道它是什么，它的構(gòu)成也和人類已知的物質(zhì)不同。在宇宙中，暗物質(zhì)的能量是人類已知物質(zhì)的能量的5倍以上。 　　暗能量更是奇怪，以人類已知的核反應為例，反應前后的物質(zhì)有少量的質(zhì)量差，這個差異轉(zhuǎn)化成了巨大的能量。暗能量卻可以使物質(zhì)的質(zhì)量全部消失，完全轉(zhuǎn)化為能量。宇宙中的暗能量是已知物質(zhì)能量的14倍以上。

宇宙之外可能有很多宇宙

　　圍繞暗物質(zhì)和暗能量，李政道闡述了他最近發(fā)表文章探討的觀點。他提出“天外有天”，指出“因為暗能量，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙”，“我們的宇宙在加速地膨脹”且“核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連”。

暗物質(zhì)是誰最先發(fā)現(xiàn)的呢？

　　1915年，愛因斯坦根據(jù)他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質(zhì)量的多少。他認為，宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質(zhì)的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質(zhì)叫“暗物質(zhì)”。 　　一些星體演化到一定階段，溫度降得很低，已經(jīng)不能再輸出任何可以觀測的電磁信號，不可能被直接觀測到，這樣的星體就會表現(xiàn)為暗物質(zhì)。這類暗物質(zhì)可以稱為重子物質(zhì)的暗物質(zhì)。 　　還有另一類暗物質(zhì)，它的構(gòu)成成分是一些帶中性的有靜止質(zhì)量的穩(wěn)定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質(zhì)，不會放出或吸收電磁信號。這類暗物質(zhì)可以稱為非重子物質(zhì)的暗物質(zhì)。 　　Abell 2390星系團(上半圖)和暗物質(zhì)星系團(下半圖)，距離我們約有20億光年遠。上圖右半方的影像，是哈勃太空望遠鏡所拍攝的假色照片，而相對應的左半方影像，是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠鏡的影像中，可以看到數(shù)量眾多的星系，但在X射線影像里，這些星系的蹤影卻無處可尋，只見到一團溫度有數(shù)百萬度，而且會輻射出X射線的熾熱星系團云氣。除了表面上的差異外，這些觀測其實還含有更重大的謎團呢。因為右方影像中星系的總質(zhì)量加上左方云氣的質(zhì)量，它們所產(chǎn)生的重力，并不足以讓這團熾熱云氣乖乖地留在星系團之內(nèi)。事實上再怎么細算，這些質(zhì)量只有“必要質(zhì)量”的百分之十三而已！在右方哈伯望遠鏡的深場影像里，重力透鏡效應影像也指出造成這些幻像所需要的質(zhì)量，大于哈勃望遠鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學家認為，星系團內(nèi)大部分的物質(zhì)，是連這些靈敏的太空望遠鏡也看不到的“ 暗物質(zhì)”。 　　1930年初，瑞士天文學家茲威基發(fā)表了一個驚人結(jié)果：在星系團中，看得見的星系只占總質(zhì)量的1/300以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見的。不過，茲威基的結(jié)果許多人并不相信。直到1978年才出現(xiàn)第一個令人信服的證據(jù)，這就是測量物體圍繞星系轉(zhuǎn)動的速度。我們知道，根據(jù)人造衛(wèi)星運行的速度和高度，就可以測出地球的總質(zhì)量。根據(jù)地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質(zhì)量。同理，根據(jù)物體（星體或氣團）圍繞星系運行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系范圍內(nèi)的總質(zhì)量。這樣計算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，星系的總質(zhì)量遠大于星系中可見星體的質(zhì)量總和。結(jié)論似乎只能是：星系里必有看不見的暗物質(zhì)。那么，暗物質(zhì)有多少呢？根據(jù)推算，暗物質(zhì)占宇宙物質(zhì)總量的20—30%才合適。 　　天文學的觀測表明，宇宙中有大量的暗物質(zhì)，特別是存在大量的非重子物質(zhì)的暗物質(zhì)。據(jù)天文學觀測估計，宇宙的總質(zhì)量中，重子物質(zhì)約占2%，也就是說，宇宙中可觀測到的各種星際物質(zhì)、星體、恒星、星團、星云、類星體、星系等的總和只占宇宙總質(zhì)量的2%，98%的物質(zhì)還沒有被直接觀測到。在宇宙中非重子物質(zhì)的暗物質(zhì)當中，冷暗物質(zhì)約占70%，熱暗物質(zhì)約占30%。

暗物質(zhì)粒子

　　標準模型給出的62種粒子中，能夠穩(wěn)定地獨立存在的粒子只有12種，它們是電子、正電子、質(zhì)子、反質(zhì)子、光子、3種中微子、3種反中微子和引力子。這12種穩(wěn)定粒子中，電子、正電子、質(zhì)子、反質(zhì)子是帶電的，不能是暗物質(zhì)粒子，光子和引力子的靜止質(zhì)量是零，也不能是暗物質(zhì)粒子。因此，在標準模型給出的62種粒子中，有可能是暗物質(zhì)粒子的只有3種中微子和3種反中微子。 　　20世紀80年代初期，美國天文學家艾倫森發(fā)現(xiàn)，距我們30萬光年的天龍座矮星系中，許多碳星(巨大的紅星)周圍存在著穩(wěn)定的暗物質(zhì)，即這些暗物質(zhì)受到嚴格的束縛。高能熱粒子和能量適中的暖粒子是難以束縛住的，它們會到處亂竄，只有運行很慢的“冷粒子”才能束縛住。物理學家認為那是“軸子”，它是一種非常穩(wěn)定的冷“微子，質(zhì)量只有電子質(zhì)量的數(shù)百萬分之一。這就是暗物質(zhì)的軸子模型。 　　軸子模型是否成立，最終得由實驗裁決。最近，還有人提出，暗物質(zhì)可能是一種稱做“宇宙弦”的弦狀物質(zhì)，它產(chǎn)生于“大爆炸”后的一秒期間內(nèi)，直徑為1萬億億億分之一厘米，質(zhì)量密度大得驚人，每寸長約1億億噸。這種理論是否成立，同樣有待科學家進一步研究。 　　為探索暗物質(zhì)的秘密，世界各國的粒子物理學家正在這個領(lǐng)域努力工作，相信揭開暗物質(zhì)神秘面紗的那一天不會太遙遠了。

編輯本段解釋暗物質(zhì)的最新理論

超弦子

　　單位空間（即無限分之一體積）內(nèi)產(chǎn)生物質(zhì)的概率是二分之一，產(chǎn)生的物質(zhì)叫“虛子”。為什么叫“虛子”呢？因為它的壽命只有無限分之一。虛子的運動速度為C（光速）。 　　“超弦子”定義：相對于“虛子”的“實子”叫“超弦子”，超弦子的壽命可以達到無限。怎樣才能產(chǎn)生超弦子呢？相鄰任意個單位體積同時產(chǎn)生“虛子”，才能產(chǎn)生形狀固定的超弦子。各個虛子的速度方向是不同的，所以超弦子一產(chǎn)生就有自旋！ 　　產(chǎn)生的超弦子如果遇到其他超弦子，會有三種情況： 　　1，互相撞碎，同歸于盡，消失。（注：只有同時存在才能永遠存在，超弦子被撞掉一點，整個就會消失） 　　2，由于萬有引力和其他超弦子結(jié)合。同時改變速度和自旋！ 　　3，不是有效撞擊，相碰后“各奔前程”，改變自旋與速度！ 　　請注意：產(chǎn)生的各種各樣的超弦子像被燒過的磚一樣，是一個整體，本身形狀已經(jīng)不能改變。一維的超弦子不能存在，二維同理，所以超弦子是三維的。 　　關(guān)于超弦子的質(zhì)量：N個單位體積產(chǎn)生的超弦子的基礎質(zhì)量為2的N次方。根據(jù)超弦子的對稱性大小，會增加額外的質(zhì)量。質(zhì)量越大，強度越大。不同的質(zhì)量對應不同的極限速度。（注：2的N次方只是一個隨便的指數(shù)，具體指數(shù)大小得由數(shù)學家去計算）。黑洞就是由質(zhì)量巨大的超弦子形成的。物質(zhì)掉進黑洞的速度是可以超光速的。

什么是暗物質(zhì)和亮物質(zhì)

　　現(xiàn)在說明什么是暗物質(zhì)和亮物質(zhì)：超對稱的超弦子（即球狀的超弦子）叫亮物質(zhì)，其他形狀的超弦子叫暗物質(zhì)。 　　暗物質(zhì)的兩個特點： 　　1，不帶電荷。 　　2，透明（即光子可以通過）。 　　因為暗物質(zhì)形狀不規(guī)則，所以形成暗物質(zhì)的概率比形成亮物質(zhì)的概率大得多，所以暗物質(zhì)比亮物質(zhì)多得多。