主編的話其實(shí)外行了，尋找暗物質(zhì)不一定需要新的理論，依照現(xiàn)在已有的理論也有可能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，甚至有可能在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)沒有任何理論預(yù)言過的暗物質(zhì)；如果是這樣前一種情況提出理論的人獲獎(jiǎng)，后一種情況發(fā)現(xiàn)的人獲獎(jiǎng)；呂丘建之所以提出新理論，除了這種理論的確可行之外，還想讓自己獲獎(jiǎng)的理由更扎實(shí)一些！
    既然暗物質(zhì)是無法被看到的，那么物理屆是怎么發(fā)現(xiàn)它的存在的呢？或者說物理學(xué)家們?yōu)槭裁匆僭O(shè)存在暗物質(zhì)呢？
    這就要從物理學(xué)家的工作習(xí)慣說起，數(shù)學(xué)家們現(xiàn)提出一些不證自明的假設(shè)，諸如兩點(diǎn)之間直線最短之類，然后由這些不證自明的公理推導(dǎo)出龐大的數(shù)學(xué)體系；而物理學(xué)家則是先提出假設(shè)，先用著再說，如果這種假設(shè)能夠自洽、并在測量精度上符合已知現(xiàn)象并能做出合理預(yù)言，那么它就是正確的。
    物理學(xué)是具有可證偽性的。對(duì)于任何一個(gè)物理理論，我們都有可能設(shè)計(jì)某種實(shí)驗(yàn)將其證偽；現(xiàn)在我們接受某種物理理論，并不是說它被證明了、而是沒有被任何實(shí)驗(yàn)證偽。如果它被實(shí)驗(yàn)證明是錯(cuò)誤的，那么它就是錯(cuò)誤的，如果不能被證明錯(cuò)誤，那么就接著用吧！比如伽利略的兩個(gè)鐵球試驗(yàn)就證明了亞里士多德的理論是錯(cuò)誤的。
    暗物質(zhì)的出現(xiàn)要追朔到愛因斯坦的理論，愛因斯坦認(rèn)為宇宙的形狀取決于宇宙質(zhì)量的多少。他認(rèn)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(dá)到每立方厘米5×10的負(fù)30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個(gè)值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)“失蹤”了，科學(xué)家將這種“失蹤”的物質(zhì)叫“暗物質(zhì)”。
    之后的近一百年時(shí)間里，許許多多物理學(xué)家、天文學(xué)家通過不同的渠道找到了暗物質(zhì)存在的證據(jù)，1933年，美國加州工學(xué)院的瑞士天文學(xué)家弗里茲-扎維奇發(fā)現(xiàn)一個(gè)星系團(tuán)中的星系速度比預(yù)期的要大。根據(jù)牛頓萬有引力定律，意味著星系之間還有許沒有被觀測到的物質(zhì)。
    根據(jù)他的推斷星系團(tuán)的質(zhì)量比從星系團(tuán)中發(fā)光星體推斷出來的質(zhì)量大了400倍，并首次提出了“暗物質(zhì)”的概念，但這一觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)并未受到重視。
    直到1970年。女科學(xué)家魯賓和她的同時(shí)福特終于找到了令人信服的證據(jù)，他們通過對(duì)仙女座大星云星體旋轉(zhuǎn)曲線的研究，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特的現(xiàn)象；根據(jù)牛頓萬有引力定律，如果一個(gè)星系的質(zhì)量主要集中在星系核心，那么星系外圍的星體運(yùn)行的速度將隨著距離的增大而減小。但是從他們觀測到的結(jié)果相當(dāng)大的范圍內(nèi)星系外圍星體運(yùn)行的速度是恒定的！
    于是他們得出了和扎維奇相似的結(jié)論，要么是牛頓萬有引力定律不正確，要么星系非核心區(qū)域分布著許多沒有被觀測到的物質(zhì)；由于牛頓萬有引力定律尚未被證偽，所以暗物質(zhì)就成了唯一的解釋。
    接著許多類似的天文現(xiàn)象被觀測到，因此暗物質(zhì)的存在理論被廣泛認(rèn)同，但是直到如今物理屆也沒有建立起一個(gè)可靠地暗物質(zhì)模型，也沒有真正找到暗物質(zhì)。
    暗物質(zhì)的存在對(duì)粒子物理理論提出了新的挑戰(zhàn)，在溫伯格提出的標(biāo)準(zhǔn)模型中只有中微子可能是暗物質(zhì)，但研究表明中微子無法成為宇宙中暗物質(zhì)的主要組成部分。所以暗物質(zhì)要求有超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理模型。
    物理學(xué)家們也提出了諸如最小超對(duì)稱模型、額外維度模型、小希格斯模型等多種模型，但都沒有辦法獲得確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
    由于暗物質(zhì)不參與電磁反應(yīng)的特性。所以很難用天文望遠(yuǎn)鏡直接觀測，所以物理學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了三種不同的觀測方式進(jìn)行探索，分別是加速器觀測、間接觀測和直接觀測。
    加速器觀測就是利用LHC進(jìn)行粒子對(duì)撞，將暗物質(zhì)創(chuàng)造出來，然后根據(jù)暗物質(zhì)粒子帶走的能量和分布來推測暗物質(zhì)的性質(zhì)。
    間接觀測就是觀測暗物質(zhì)粒子衰變后產(chǎn)生的穩(wěn)定可見粒子，并根據(jù)這些線索逆推暗物質(zhì)的屬性。
    直接觀測則是在極深的地下建立起可以屏蔽絕大多數(shù)地面干擾信號(hào)的觀測室，探測暗物質(zhì)粒子和探測器中的物質(zhì)原子核所產(chǎn)生的信號(hào)。這也是目前最可行的探索方式之一。但這種方式對(duì)呂丘建來說有些麻煩。
    要探索到暗物質(zhì)，必須要有極深的地下試驗(yàn)室，而現(xiàn)在無論是米國南達(dá)科他州布萊克山霍姆斯特克金礦地下2438米的地下科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，還是比這更深的華國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室都還只存在于圖紙上。距離投入使用還有相當(dāng)長的時(shí)間，他可沒那個(gè)時(shí)間等待這兩項(xiàng)大工程完成。而現(xiàn)有的意大利gran-sasso地下試驗(yàn)室等達(dá)不到他的要求。
    所以LHC的加速器探索就成了他目前唯一的選擇，這也是之前他竭盡全力發(fā)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)分析方法、幫助CERN調(diào)整試驗(yàn)計(jì)劃的目的。
    首先只有幫助CERN完成了希格斯玻色子的探索，LHC才會(huì)空出時(shí)間來完成關(guān)于暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)；其次他通過希格斯玻色子發(fā)現(xiàn)過程中的巨大貢獻(xiàn)證實(shí)了自己的實(shí)力。讓CERN按照自己的試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)有了可能。
    當(dāng)然，現(xiàn)在就立刻去CERN拿出自己的實(shí)驗(yàn)方案，讓埃文斯博士根據(jù)這個(gè)方案開展實(shí)驗(yàn)還是不現(xiàn)實(shí)的，一則希格斯玻色子的實(shí)驗(yàn)尚未結(jié)束，CERN還需要更多的發(fā)現(xiàn)來讓希格斯玻色子在統(tǒng)計(jì)學(xué)上達(dá)到確定存在的標(biāo)準(zhǔn)；二則呂丘建需要建立起屬于自己的暗物質(zhì)模型，如此才好從對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)所反饋回來的龐大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)被自己預(yù)言的那種暗物質(zhì)粒子。
    “胥夫特教授。我有一篇新的文章想讓您幫忙看看！”呂丘建走進(jìn)胥夫特教授的辦公室，將論文放到他的桌子上。
    “哦？是什么文章？關(guān)于希格斯玻色子的？”胥夫特教授擦了擦眼鏡，接過呂丘建的論文，之前呂丘建在希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)過程中做了那么多工作，如果不刷幾篇文章出來也有點(diǎn)太浪費(fèi)了。
    “關(guān)于實(shí)驗(yàn)的文章會(huì)由整個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)完成！這次我的文章是關(guān)于暗物質(zhì)的！我設(shè)計(jì)了一種新的暗物質(zhì)粒子模型?！眳吻鸾ㄗ谝巫由系戎淌谙壬幕貜?fù)。
    “暗物質(zhì)啊！”胥夫特教授嘟囔著翻開了論文。(未完待續(xù)。)
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