物理學家看到了暗物質?

知識新知 05/01/2008


義大利科學家再次聲稱看到暗物質的跡象。

這是八年以來的第二次,來自義大利研究團隊宣稱觀察到暗物質存在的明確跡象,暗物質是充塞於宇宙一種和其他物質很少發生作用的粒子。

在四月十六日威尼斯舉行的一場學術研討會上,來自羅馬第二大學及國家核子物理研究所的物理學家伯納貝(Rita Bernabei),發表他的研究團隊所觀察到的暗物質規律性變化,他們推論,這是地球穿越包圍我們銀河的暗物質「空隙」所造成。

充滿於宇宙中的物體,只有百分之十五是星星或銀河系等可見物質,其餘百分之八十五大概都是由暗物質所構成。不像質子及電子等物質,暗物質極少和周遭物質發生作,因此以前從未觀察到它的存在。目前物理學家和天文學家只能衡量出暗物質對於銀河系運轉及宇宙本身結構的間接影響。

隱形宇宙

伯納貝團隊早在二○○○年就指出,舊型探測器已偵測出一種暗物質,稱之為微弱作用重粒子(WIMPs) 。這種粒子撞擊偵測器次數,在六月份明顯多於十二月份。他們認為,此季節性變化,應該是由於地球繞太陽旋轉過程中,穿越銀河中的微弱作用重粒子束流所造成。

但是其他研究團隊就沒有那麼幸運。美國的低溫暗物質搜尋實驗計劃(Cryogenic Dark Matter Search II)最近才宣布,偵測WIMPs沒有任何結果。

伯納貝團隊的最新發現,支持他們在二○○○年提出的論點。這項名為Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes(DAMA/LIBRA)的實驗,在義大利中部位於地底的大薩索國家實驗室(Gran Sasso National Laboratory),以總重約兩百五十公斤的二十五個超純碘化鈉晶體進行實驗。WIMPs 撞擊晶體中的原子核,會振動周圍電子而產生閃光,而被臨近的探測器偵測到。這個最新研究經過四年實驗,發現和二○○○年觀察到的相同季節性變化結果。

有風險的結果

專門研究暗物質的羅德島布朗大學物理學家蓋茲凱爾(Richard Gaitskell)表示,這個研究結果雖有紮實的統計數據作支持,但是還不足以證明真正探測到WIMPs。他認為DAMA/LIBRA研究團隊還須證明實驗結果的穩定性,排除因系統誤差所造成的錯誤訊息。他針對伯納貝團隊前一次研究結果也有同樣疑慮,指出「兩次實驗都未能提出實驗儀器具穩定性的證明」。伯納貝對於此批評則未發表任何回應。

蓋茲凱爾希望DAMA/LIBRA研究團隊能將實驗數據交給其他物理學家詳細驗證。如果經過檢視結果為真,這項發現對於「解開宇宙奧秘將深具意義」。
【知識通訊評論月刊六十七期】2008.05.01

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