“暗物質(zhì)和暗能量，被喻為現(xiàn)代物理學的兩朵烏云。”中科院理論物理所所長吳岳良院士3月19日在國家973項目“暗物質(zhì)暗能量的理論研究和實驗預研”啟動會上表示，從現(xiàn)在開始的10至20年將是我國暗物質(zhì)探測最重要和關鍵的時期。
近年來的觀測表明，通常能觀測到的恒星等發(fā)光物質(zhì)僅占宇宙的0.4%；星系際氣體、中微子和超重黑洞這些不可見的普通物質(zhì)占3.7%；而宇宙中23%是不發(fā)光的暗物質(zhì)，73%是具有負壓強的暗能量。
“主要暗物質(zhì)粒子不可能是普通物質(zhì)粒子。”中科院紫金山天文臺研究員陸埮院士這么形容暗物質(zhì)，不發(fā)光，卻有引力，其粒子壽命長、主要是冷的(質(zhì)量大)、作用弱。
“揭開暗物質(zhì)、暗能量之謎，將是人類認識宇宙的又一次重大飛躍，可能導致一場新的物理學革命。為不錯過暗物質(zhì)探測的關鍵期，需投資建設幾項關鍵性的探測暗物質(zhì)、暗能量的重大實驗裝置，包括地下和太空的粒子探測器和在南極建立大口徑天文望遠鏡，以取得第一手實驗數(shù)據(jù)，在國際競爭中處于主導地位。”吳岳良說，暗物質(zhì)研究的發(fā)展趨勢必將從天文觀測轉向?qū)Π滴镔|(zhì)粒子性質(zhì)的實驗探測，而我國已具備開展這方面理論研究和實驗探測的基礎，以及天時、地利、人和的條件。
973項目子課題“暗物質(zhì)理論與新物理唯象”負責人、中科院理論物理研究所研究員周宇峰說，目前，暗物質(zhì)實驗探測手段包括地下直接探測、衛(wèi)星空間、高空氣球、地面和對撞機探測。目前，地下直接探測實驗顯示有輕的暗物質(zhì)可能跡象，但有待確認。
清華大學副校長程建平說，清華大學等和二灘公司合作，在四川錦屏建設完成了目前世界上最深的地下實驗室，將在今年開展自主暗物質(zhì)探測實驗研究。
“南極冰穹A有可能是世界上條件最好的地面觀測站址之一，用于探測暗能量暗物質(zhì)，具備得天獨厚的一些條件，如最佳大氣透明度、最低的溫度、最小的風速、最低降水量，適于紅外觀測，還有最長的連續(xù)觀測時間，地質(zhì)穩(wěn)定，便于自適應光學修正。”吳岳良說，這為我國天文學家建立南極冰穹A天文觀測站，開展地面觀測暗能量和暗物質(zhì)提供了條件。
“此外，我國現(xiàn)有的衛(wèi)星平臺能滿足暗物質(zhì)空間探測要求。1.2噸的衛(wèi)星平臺也是現(xiàn)成的。上海微小衛(wèi)星工程中心提出了暗物質(zhì)粒子探測器與衛(wèi)星平臺一體化設計和面向載荷需求的高可靠衛(wèi)星系統(tǒng)設計。所給出初步的軌道設計和衛(wèi)星構形、姿態(tài)控制、電源、星務管理、高速數(shù)傳、測控等方案，完全能夠滿足科學探測任務的需要。”吳岳良說。
據(jù)悉，973項目“暗物質(zhì)暗能量的理論研究和實驗預研”共設5個子課題，暗物質(zhì)的理論研究及相關新物理唯象、暗物質(zhì)的空間探測實驗研究、暗物質(zhì)的地下探測前沿技術預研、暗物質(zhì)噸級液氙探測器的預研、暗能量的理論研究和地面探測方案研究。最終將建立超越粒子物理標準模型包含暗物質(zhì)的更基本理論，給實驗測量提供理論依據(jù)，并接受實驗的檢驗。(李禾)
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