迄今為止，科學(xué)家所做的任何實(shí)驗(yàn)都很難使人們相信暗物質(zhì)的存在，暗物質(zhì)的真實(shí)性仍然有待證實(shí)，幾種暗物質(zhì)的探測(cè)實(shí)驗(yàn)沒有得出相同的結(jié)果，科學(xué)家相信，暗物質(zhì)的特性比人們過去的理解和想象更加奇異而復(fù)雜。2008年，以空間探測(cè)為背景的PAMELA實(shí)驗(yàn)捕獲了過量的正電子，如何給出合理的解釋？過量的太空正電子產(chǎn)生于暗物質(zhì)粒子的相互碰撞和湮滅。2013年，美籍華裔科學(xué)家丁肇中率領(lǐng)了一支科學(xué)團(tuán)隊(duì)，他們?cè)贏MS—02實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中同樣發(fā)現(xiàn)了正電子過量的現(xiàn)象。

以國際空間站為背景的粒子搜索實(shí)驗(yàn)證實(shí)了太空正電子的大量存在，然而，科學(xué)團(tuán)隊(duì)很難確定過量正電子的源泉，它們可能來源于暗物質(zhì)粒子的相互湮滅作用，也可能來源于在太空游蕩的脈沖星。目前在黑暗地下室進(jìn)行的暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)有多個(gè)項(xiàng)目，諸如：CoGeNT，XENON，CRESST，CDMS，LUX和在中國四川錦屏地下深處開展的實(shí)驗(yàn)，以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有肯定或否定暗物質(zhì)的存在，很有必要獲取清晰的“暗物質(zhì)圖譜”，科學(xué)家已等待了很長的時(shí)間，更為精確的探測(cè)技術(shù)將幫助他們?nèi)ネ瓿煽茖W(xué)的使命。

不清楚暗物質(zhì)有哪些類型，物理學(xué)家構(gòu)想了幾種可能的暗物質(zhì)粒子，其中最主要的候選對(duì)象被稱為WIMP——弱相互作用的大質(zhì)量粒子。根據(jù)物理學(xué)的超對(duì)稱模型，物理學(xué)家預(yù)測(cè)了新型的暗物質(zhì)粒子，已知的基本粒子可能伴隨了未知的對(duì)稱性粒子，有些科學(xué)團(tuán)隊(duì)搜索了可能的暗物質(zhì)粒子——“軸子”。沒有理由說明宇宙只存在單一類型的暗物質(zhì)粒子。夸克、膠子和電子組成了可見物質(zhì)，它們和“粒子動(dòng)物園”中的其它粒子——光子、中微子和希格斯波色子通過自然基本力的作用共同構(gòu)成了人類生命和宇宙天體的物質(zhì)。

基本粒子構(gòu)成了可見物質(zhì)，它們占到了宇宙總成分的5%，暗物質(zhì)和暗能量分別占到了宇宙總成分的23%和72%?？梢娢镔|(zhì)占到宇宙總成分的很小比例，它們有多種多樣的物質(zhì)形態(tài)，暗物質(zhì)占到宇宙總成分的很大比例，人們可以設(shè)想暗物質(zhì)有多種多樣的形態(tài)。暗物質(zhì)粒子能否與暗電磁力結(jié)合為“暗原子”，以暗原子結(jié)合為“暗分子”？“暗物理學(xué)”可能成為未來的物理學(xué)。暗物質(zhì)可能劃分為重暗物質(zhì)粒子和輕暗物質(zhì)粒子，從暗物質(zhì)模型預(yù)測(cè)了輕暗粒子存在的可能。

未來的5到10年，暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)進(jìn)入了關(guān)鍵時(shí)期，但沒有一位科學(xué)家十分肯定地表示，未來10年，科學(xué)家將抓住暗物質(zhì)的“尾巴”，科學(xué)家在世界各地的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，他們有可能在未來的10年揭開暗物質(zhì)的神秘面紗。檢測(cè)技術(shù)更新?lián)Q代，越來越靈敏和精確的探測(cè)技術(shù)增加了暗物質(zhì)粒子發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。

科學(xué)家采用了多種暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的方法，其中主要有三種方法，第一是直接探測(cè)法，科學(xué)家通常在一個(gè)大型而安靜的地下實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了精密探測(cè)器，然后耐心等待暗物質(zhì)粒子的光顧。敏感探測(cè)器被設(shè)置在深層的地下洞穴，排除了潛在粒子的干擾。利用有限資源建造幾個(gè)最大、最敏感的實(shí)驗(yàn)室，探測(cè)能力被擴(kuò)大到技術(shù)的邊緣。

第二是間接探測(cè)法，通過對(duì)暗物質(zhì)引力效應(yīng)的觀測(cè)，科學(xué)家尋找了暗物質(zhì)的蹤跡，大質(zhì)量的物質(zhì)星系和大質(zhì)量的暗物質(zhì)星系產(chǎn)生了“引力透鏡”現(xiàn)象，通過引力透鏡的觀測(cè)手段，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了“暗物質(zhì)星系”。在衛(wèi)星和國際空間站安裝了暗物質(zhì)探測(cè)器，科學(xué)團(tuán)隊(duì)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了過量太空正電子的異?，F(xiàn)象，這些異常電子可能產(chǎn)生于暗物質(zhì)粒子的相互作用。

第三是加速器生成法，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是極為復(fù)雜、高能級(jí)的一部機(jī)器，兩束粒子在對(duì)撞機(jī)內(nèi)發(fā)生了高速對(duì)撞，從中釋放的能量可能轉(zhuǎn)化為暗形態(tài)物質(zhì)。經(jīng)過了定期維護(hù)和升級(jí)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的粒子分解能級(jí)得到了顯著提升。高能機(jī)器可能揭示暗物質(zhì)的行蹤，科學(xué)家以實(shí)驗(yàn)手段“制造”暗物質(zhì)粒子，從暗物質(zhì)特性發(fā)現(xiàn)它們的存在，反之，從它們的存在發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)特性。

搜索暗物質(zhì)的三種方法沒有先后與優(yōu)劣之分，很難確定哪一種方法將幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)理論預(yù)測(cè)的暗物質(zhì)。加速器生存法也是直接的探測(cè)法。暗物質(zhì)目前在人們的理解力之外，十分神秘的暗物質(zhì)始終逃脫了科學(xué)團(tuán)隊(duì)的搜索。假設(shè)暗物質(zhì)不存在，人們就會(huì)重新考慮引力屬性，以“修正引力理論”描述暗物質(zhì)現(xiàn)象。暗物質(zhì)躲避了人們的搜尋，可以尋找其它的搜索方法。在尋找未知的暗物質(zhì)過程中，人們對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的“性價(jià)比”產(chǎn)生了一些擔(dān)憂和質(zhì)疑，暗物質(zhì)探索是目前最重要的基礎(chǔ)科學(xué)項(xiàng)目之一，對(duì)暗物質(zhì)多途徑的精確搜索推動(dòng)了理論和應(yīng)用物理學(xué)的發(fā)展，從中產(chǎn)生意外收獲和價(jià)值難以估計(jì)。

（編譯：2018-9-3）