[图片说明]:反物质探测和轻核天体物理载荷(PAMELA)卫星。版权:PAMELA。 尽管我们对暗物质的了解非常有限,但是我们却知道正是它们的引力束缚住了星系和星系团,否则其中恒星和星系的高速运动必将导致星系和星系团的瓦解。我们还知道这些暗物质粒子必定是大质量的,而且它们和周围的环境几乎不发生相互作用。任何满足这些条件的粒子都被称为“弱相互作用大质量粒子”(WIMP)。
而直接寻找这些WIMP远比说起来的要难得多,因此科学家们通过间接的途径来探测它们。无论在哪儿,当WIMP聚集到相当数量的时候,它们就会发生碰撞湮灭,产生电子、质子、正电子和反质子。由于当宇宙线轰击星际尘埃的时候也会产生相同的粒子,因此用这一方法来搜寻暗物质会就有一定的不确定性。
1998年美国“发现”号航天飞机携带阿尔法磁谱仪(AMS)进行了一次太空之旅。它探测到的正电子数量超过了宇宙线所能产生的最大值。1994年、1995年和2000年搭载在气球上的高能反物质望远镜(HEAT)也得到了相同的结果。“但是它们的误差还比较大,不足以确证这一发现,”美国纽约大学的物理学家尼尔·韦纳(Neal Weiner)说。
现在ATIC和PAMELA都确认了这一发现,这一结果将必将引起重视。天体物理学家们长久以来一直致力于解释这些电子和正电子过剩。如果他们发现其他途径都走不通的话,那么WIMP的湮灭将会是最有希望的解释,这其中每个WIMP的质量都可以达到质子的600-1000倍。
到目前为止,一切都让人激动人心。但是科学家们在尝试区分WIMP上却陷入了困境。从20世纪80年代以来,渺中子(neutralino)一直稳坐WIMP的头把交椅,它是超对称理论所预言的一种粒子。渺中子的质量非常大和普通物质的相互作用也非常微弱。最重要的是它在早期宇宙中的密度正好能给出我们今天所观测到的暗物质。