或许你会注意到，课堂上，教师们手握粉笔，在黑板上书写 “疑是银河落九天”时，阳光照射下飘落的粉笔灰；放学后，偌大的操场上，同学们奋力一脚踢向足球后扬起的尘土……
无论是粉笔灰仍是尘土，咱们都可以总称它们为物质，它们既看得见，又摸得着。但假如把一切看得见又摸得着的物质相加起来，也只占有了国际大约5%的组成部分。相比之下，看不见也摸不着的暗物质，对国际来说或许愈加重要，它构成了国际漆黑而奥秘的另一面。
奥秘的星系建筑师
暗物质构成了国际中大约1/4的物质，并帮助塑造出星系雄伟而绚丽的场景。但是，尽管咱们费尽心力去寻觅它，这位奥秘的星系建筑师仍然在逃避人类的侦查。
几十年来，咱们对暗物质的一切了解都不是经过直接调查得来的。暗物质的提出是因为科学家们在观测夜空时，发现了一种奇怪的现象：星系外围的恒星速度比预期的速度快，乃至快到足以撕裂咱们所看到的星系。科学家们在面临这种奇怪现象时呈现了两种彻底不相同的观念：有些科学家以为，是咱们现在的理论呈现了过错，所以才无法解说这一现象；而另一些科学家以为，理论是正确的，仅仅咱们算错了。
咱们知道，星系由星体、气体等物质组成，它们都环绕星系中心旋转。依据牛顿的引力理论，恒星等物质环绕星系中心的旋转速度和星系的质量以及离星系中心的间隔有关，间隔越远，旋转速度应该越慢。那为什么科学家们的观测成果，却是间隔星系中心很远的恒星有着很快的旋转速度呢？
在深入研讨后，科学家们意识到，原来是他们算错了星系质量，实在的星系质量应该比他们观测到的大得多。他们以为，在绚丽星系的暗地，或许潜伏着数量巨大的无形而漆黑的物质，这种物质增加了星系的质量，星系才发作满足的引力拉住外围高速旋转的恒星，星系才干维系住自身杂乱的结构，这种物质被称为“暗物质”。
暗物质一经提出，便引发了科学家们的争辩：已然暗物质实在存在，那么它终究是什么？
全新的暗物质国际
在探究暗物质的几十年里，弱相互效果大质量粒子(WIMP)一直是暗物质的“潜力股”。WIMP是一种仍然停留在理论阶段的粒子，它具有以下几点性质：没有电磁效果；只经过弱力和引力发作效果（弱力是四种国际根本力中的一种，其他三种分别是引力、电磁力和强力），根本上不经过强力与一般物质相互效果；较大的质量；运动速度缓慢，可以凝集成团等。
科学家们发现，暗物质的特征和WIMP的性质极为相似。首要，它有必要有相当大的质量，不然无法发作可以拉住外围恒星的引力；一般来说，暗物质不能和电磁波发作效果，也不能发射电磁波，所以咱们才不能直接观测到它。但暗物质可以凝集成团，成团后的暗物质质量很大，大到可以曲折光线，而光是一种电磁波（依据爱因斯坦的理论，当物体质量大到必定程度，这个物体可以曲折光线）。咱们可以经过调查光线是否曲折，来判别星系的某处是否有暗物质；最终，它不与强力发作效果，也不能和一般物质相互效果。
它之所以能成为暗物质最抢手的置疑目标，还有着一个惊人的偶然：科学家们计算出的从前期国际中存活下来的弱相互效果大质量粒子数量，刚好相当于观测成果所需的暗物质数量，这个偶然也被称为WIMP奇观。而且，假如WIMP是暗物质粒子的话，那么经过勘探器也可以勘探到它与一般物质的弱相互效果。
相似的性质、惊人的偶然和弱相互效果的可勘探性，让WIMP在科学界广受喜爱。但近年来，一些古怪的观测成果好像暗示暗物质或许比这杂乱得多。
首要，科学家们观测发现，暗物质在星系内的散布好像比WIMP模型所猜测的愈加均匀，现在的理论也无法解说这一成果；其次，地球上的粒子试验也显现了某些反常：2016年，在匈牙利的一家核物理试验室内，研讨人员注意到，当铍8（天然铍的一种同位素）衰变成电子和正电子时，它们以简直相反的方向发射出去，这是十分反常的行为，而现在没有一种天然力气可以解说它。
这些古怪的观测成果使得新一批的暗物质猎人将“暗物质是什么？”面向了一个新方向：暗物质由一系列新的粒子组成，这些粒子都经过一种国际中没有任何东西能感觉到的隐形力气相互效果，组成了与咱们熟知的国际一起存在的、平行运转的漆黑区域，漆黑区域内乃至或许构成它们自己的原子和分子，而这种隐形力气或许是国际的第五种根本力。至此，一个全新的暗物质国际被成功敞开。
而且在他们看来，假如这个暗物质国际可以和正常的国际也便是咱们熟知的国际交流信息的话，必定会有一些稀有的接触点，这些接触点是暗物质粒子和一般物质粒子效果的“门户”，它们应当是可以和暗物质粒子相互效果的粒子。因而，寻觅这样的粒子成为榜首要务。
光亮与漆黑的使者
在缩小粒子规模、重重选拔后，科学家们确认了或许与暗物质粒子相互效果的三种粒子，它们分别是光子、希格斯玻色子和中微子。
榜首种粒子是光子，和它相互效果的暗物质粒子被称为暗光子。就像光子会带着电磁辐射相同，暗光子也会带着暗能量，并在第五种力的效果下和漆黑区域的其他粒子相互效果。而且暗光子好像显得十分“合群”：它可以和任何带电荷的物体相互效果，而且这些相互效果的强度还不小。
美国国家核物理研讨所的研讨人员在罗马启动了一台机器，企图窥探这种奥秘的暗光子。他们将一束正电子（或反电子）射向大约100微米厚的人工钻石晶片，然后预备调查现象。因为正电子与一般物质效果后会开释带能量的光子，假如能量监测器发现开释的能量偶然低于正常水平常，那么有或许是发作了和光子不相同的暗光子。
和研讨人员在罗马敞开的监测光子的机器不同的是，瑞士日内瓦的大型强子对撞机监督着另一种粒子——希格斯玻色子，也被称为“天主粒子”，被以为是物质的质量之源。
正如前文所说，暗物质给星系供给了质量，所以暗物质粒子肯定是带有质量的，而希格斯玻色子则以给其他粒子供给质量而出名。假如说希格斯玻色子是国际仅有的质量供货商，那么暗物质粒子必定是它的客户，这意味着希格斯玻色子必定与暗物质粒子有着某种亲近的联络。
为了找到希格斯玻色子和暗物质粒子质量“买卖”的依据，科学家们有必要学会怎么“看到”看不见的东西。就像人类尽管看不到风，却能经过树叶是否摇晃知道是否刮风相同，科学家们可以用相似的办法寻觅暗物质粒子。
事实上，因为希格斯玻色子在抵达勘探器之前就现已崩溃，科学家们只能经过追寻希格斯玻色子衰变发作的粒子，“复原”出希格斯玻色子。如此说来，也只能经过调查希格斯玻色子衰变后的粒子，来寻觅或许的暗物质粒子了。假如希格斯玻色子衰变成某些粒子的行为呈现反常，这或许就意味着一些希格斯玻色子正在悄悄地转变成暗希格斯玻色子，或者是与暗物质粒子相互效果的另一种粒子。
第三个漆黑国际的“门户”是已知粒子中最小、最轻，也是最不“合群”的中微子。它们简直不与任何物质发作反响，即使每天有几十亿个以挨近光速运动着的中微子穿过你的身体，你也仍然毫发无损。已知的三种中微子（电子中微子、μ中微子和τ中微子）在某种程度上可以相互随意转化，它们的质量更是轻得令人难以置信。
最近，科学家发现了第四种更重的无菌中微子（也叫慵懒中微子），它比其他三种中微子更难发现，而且具有暗物质粒子的特征，暗物质还能经过无菌中微子转化为一般物质。但和光子、希格斯玻色子不同的是，它还需求另一个粒子的参加，才干和暗物质粒子相互效果。
“参加一个不知道粒子让工作变得愈加杂乱了。”科学家说，或许这解说了为何科学家们更乐意信任，和光子以及希格斯玻色子比照起来，中微子和暗物质的相关并不大。
暗物质的研讨是现在最引人入胜的前沿研讨范畴之一，尽管咱们不知道它是由什么构成的，但咱们现已确认它是由某些不同于构成质子、中子和电子等一般物质的粒子组成的。接下来，科学家们仍然会持续试着解读暗物质，直到翻开漆黑国际的大门，然后看一看国际漆黑而奇怪的另一面。
