怎样才能探测到看不见的冷暗物质

冷暗物质既不发光也不吸收光，那么科学家又是怎样来探测它们的呢？

阿尔法磁谱仪正安装到空间站上

阿尔法磁谱仪

一种办法是直接探测暗物质粒子。现在常用的探测装置有两种，一种是液态惰性元素探测器，如用液氙或液氩。加拿大南部的萨德伯里市有个废弃镍矿，现在是加拿大的地下物理实验室，正在实施多项直接探测暗物质的计划。探测器安装在地下深达2千米的实验室里，注满了液态惰性元素。它们探测的是一种暗物质的候选者，被称为“弱相互作用大质量粒子”（缩写WIMP）。当WIMP粒子撞击到液氙或液氩上时会发出闪光，这样就有可能探测到它了。美、英、意、日等国有多处废弃的深矿井改建的实验室，也都采用惰性探测器探测暗物质。还有一种探测装置是采用锗一类半导体制成的低温探测器，将它冷却到极低的温度，例如0.1开，当WIMP粒子撞击锗原子时会产生微小的热量，所以测量探测器的温度变化就能识别WIMP粒子，如美国与欧洲就有这类装置。中国也在四川锦屏山2500米深处建成一个地下暗物质实验室，它同时拥有上述两种探测装置，为当前世界上最深的地下实验室之一。

除直接探测外，也可用间接手段探测暗物质。两个WIMP粒子碰撞时会湮灭，并产生γ光子或一对正反粒子。将γ望远镜或粒子探测器对准暗物质分布集中的地方，例如银晕或银心，看看那里的γ射线数量或正反粒子的比率是否超过预期值。如果超过，就要看它们是不是WIMP粒子湮灭产生的了，所以这种方法需要仔细排查非暗物质的可能性。2011年由美国“奋进号”航天飞机送到国际空间站的“阿尔法磁谱仪”使用的就是这种手段。2013年2月，华裔物理学家丁肇中教授宣布“阿尔法磁谱仪”发现了WIMP粒子存在的间接证据。