寻找暗物质

　　云凡

　　绝大多数天文学家均接受这样一个令他们困惑的事实：宇宙中看不见的物质在数量上要远远超过我们能够看到的。宇宙中的暗物质比构成我们普通世界的原子物质多得多。在阅读这段文字时，每秒将有100万暗物质粒子穿过你的小指。人们却看不到它们，因为它们不发射任何光，它们不带电荷，与原子物质的相互作用很少。暗物质没有电磁场，这也就意味着几乎无法借助任何常规科学测量设备探测到它们的存在。但人们知道它们是存在的，因为如果它们不存在，就无法解释宇宙的结构。

　　1915年，爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为宇宙是有限封闭的。如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10-30克。但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。也就是说，宇宙中的大多数物质“失踪”了，科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”。

　　谁最先发现了暗物质呢？20世纪30年代，瑞士天文学家茨威基发表了一个惊人的言论：在星系团中，看得见的星系只占总质量的1%以下，而99％以上的质量是看不见的。茨威基首先发现了暗物质的存在，但当时许多人并不相信茨威基的结果。

　　万物之间存在万有引力，太阳系的八大行星围绕太阳旋转，越往外其转动的速度越低。20世纪70年代初，科学家在观测宇宙其他一些星系中的恒星运行速度时就发现，越往外，围绕中心的速度并不都是衰减下去，而是和内圈恒星的速度差不多。这与越往外，物质越少，引力也越小，速度也应该越低的常规不符。科学家们大胆地猜测：宇宙中一定有某些物质没有被我们的天文观测所发现，这些物质被称为“暗物质”。

　　科学家认为，通过测量物体围绕星系转动的速度可以找到暗物质存在的证据。计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和，推算的结果：星系中的暗物质约占宇宙物质总量的20％～30％。

　　如何“网”住暗物质？科学家们也想了很多办法。地下实验室被认为是进行暗物质研究的最理想场所，其中的原因是：地下深处实验室能最大程度上免受宇宙射线对寻找暗物质存在证据的干扰。科学家认为，宇宙中的绝大多数暗物质并不含有原子，不会通过电磁力与普通物质发生相互作用。而在地面上，因为来自宇宙的射线众多，这些信号会对直接探测产生干扰，影响其鉴别能力。因此，地下实验室可以帮助探测器“挡”住干扰，让其“静心”工作。目前，全球地下实验室多达20多个，科学家正寻求将寻找暗物质的地下实验转移至更深的地点进行。

　　美国费米实验室天体物理中心的两位科学家发现，暗物质存在另一种神秘效应，这种效应可能支持宇宙中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。费米实验室的科学家提出新的暗物质效应：遍布宇宙空间中的暗物质粒子可能在一种机制的作用下，进入一个行星的核中，并通过与物质的湮灭释放出足够的能量，这些能量能保证这颗行星上出现液态水，从而支持生命的诞生。这个观点超越了传统的太阳系外生命理论所认为的生命应该诞生于恒星的宜居带上。

　　1. 下列关于“暗物质”的表述，符合原文意思的一项是（ ）（3分）

　　A. 暗物质因为不发射任何光，不带电荷，很少与原子物质相互作用，所以人们看不到它，也几乎无法借助任何常规科学测量设备探测到它。

　　B. 暗物质比我们能观测到的原子物质多，而且它无处不在，无时不在，遍布整个宇宙空间。

　　C. 科学家通过测量围绕星系转动的物体速度发现宇宙中存在暗物质。

　　D. 绝大多数暗物质不含原子，没有电磁场，因而不会通过电磁力与普通物质发生作用。

　　2. 下列理解和分析，不符合原文意思的一项是（ ）（3分）

　　A. 上个世纪30年代，瑞士天文学家茨威基发现星系团中暗物质占质量的绝大部分，而看得见的只占很小一部分，但当时的人们并不接受这一结果。

　　B. 爱因斯坦认为，宇宙的形状和宇宙的质量有密切的关系，宇宙是有限封闭的。这个认识是根据相对论得出的。

　　C. 科学家在观测宇宙其他一些星系中的恒星运行速度时发现，越往外，围绕中心的速度并不都是衰减下去。这一现象虽与太阳系不同，但同样符合万有引力定律。

　　D. 暗物质粒子可能与行星上出现液态水有关，从而可支撑生命的诞生。

　　3. 根据原文内容，下列理解和分析正确的一项是（ ）（3分）

　　A. 地下深处实验室能很大程度免受宇宙射线对寻找暗物质存在证据的干扰，因而是进行暗物质研究的最理想场所。

　　B. 能证明暗物质存在的理论不止一种，比如爱因斯坦的相对论，茨威基的理论以及牛顿的万有引力理论。

　　C. 暗物质虽一定存在但没被天文观测发现，这是它得名的原因。

　　D. 美国费米实验室天体物理中心的两位科学家提出的新的暗物质效应,推翻了传统的太 阳系外关于生命起源的理论。

　　参考答案

　　1. B.（A.“因为不发射任何光，不带电荷，很少与原子物质相互作用。”是人们看不到它们的原因，不是探测不到他们的原因。C.是科学家认为可以找到暗物质存在的证据，而不是事实。D.没有电磁场是探测不到他们的原因，“因而”强加因果关系。）

　　2.A.（茨威基发表了一个言论，而不是“发现”，人们不接受他发现“暗物质存在”这一结果。）

　　3.C.（A.是最大程度免受宇宙射线干扰。 B.茨威基没有理论发表。D.是超越了传统的太阳系外生命理论，而不是推翻。）