▲关于暗物质现象研究的不同解释理论方向的结构关系的示意图。
暗物质，是一种通过自身引力来展现其存在的神秘物质。自20世纪70年代以来，天文学家和物理学家一直在收集暗物质存在的证据，然而至今还未找到任何一种理论假设中提出的、可以用来解释暗物质的新粒子。据上周《自然》（Nature）杂志刊发的一篇综述性研究论文称，美国弗吉尼亚大学（UvA）的物理学家詹弗兰科·伯顿（Gianfranco Bertone）和同时于UvA及加州大学欧文分校（UC Irvine）任职的蒂姆·泰特（Tim Tait）认为，目前对暗物质的探索已到了拓宽疆界和采取多样化实验的阶段，特别是应将天文测绘和引力波观测两种手段融入其中。
在过去的30年里，对暗物质的研究主要集中在一类名为WIMP（大量相互微弱影响的暗物质粒子）的候选粒子上，该粒子在很长一段时间以来，一直是完美的暗物质候选粒子之一，因为它在早期宇宙中的生成量恰巧适合于解释暗物质；与此同时，它们还可能会帮助解答基本粒子物理学中的一些最基本的问题，比如粒子微弱相互影响和引力相互作用在能量级上的巨大差异。尽管WIMP听起来像是一个搜寻暗物质合乎自然而又富有潜力的解决方案，但是在众多用于搜索WIMP的实验策略中，没有一个找到证明它们存在的令人信服的证据。在该篇综述性论文中，这两位科学家都认为，目前是时候开启探索暗物质的新时代了——在这个新时代里，物理学家拓宽了实验的范围，让实验内容更加多样化，用他们的话来说就是“无所不用其极”。
目前着手进行这种广泛搜索的时机成熟的原因是，这种广泛搜索的几种搜索手段业已存在或者即将出炉。两位科学家特别指出天文测绘的重要性，通过这一手段，研究人员可以观察到星系形态中、星系周围的暗物质晕中以及围绕着星系的因引力而弯曲的光线中的微小变化与反应，从而进一步了解暗物质的潜在特性。此外，他们还提到了一种观测引力波的新方法。作为一种研究黑洞非常有用的工具，这种方法于2016年首次成功实施，而黑洞既可能是暗物质候选体本身，也可能是其周围有其他暗物质候选体分布的天体，因为它具有重要的研究意义。
总而言之，将上述提到的现代观测实验方法与在粒子加速器中进行的传统暗物质搜索手段相结合，在不久的未来将会推动暗物质的探索工作取得长足的进步。
科界原创
编译：朱明逸
审稿：阿淼
责编：南熙
