科学家的选择

发布时间:2024-12-24 16:27:11 来源: sp20241224

  《中国新闻周刊》记者:霍思伊

  发于2024.3.18总第1132期《中国新闻周刊》杂志

  暗物质到底是什么?它真的存在吗?

  在2400米厚的岩层下,科学家正在研究这个问题。去中国锦屏地下实验室探访前,我阅读了大量文献,也研究了不同实验方法,从直接探测、间接探测,再到利用大型强子对撞机亲自“制造”暗物质,试图在脑海中构建一个人类探索暗物质的完整坐标系,再在其中找到锦屏的锚点。但很快发现,真正吸引我的,并非不同研究路线和进展,而是它们共同的“失败”。

  100多年了,人类还没找到暗物质。21世纪初,美国物理学家聚到一起,讨论100年里物理学的头号难题,排名第一的就是暗物质,直到现在,它仍是物理学天空中最令人迷惑的一朵乌云。根据理论预测,暗物质可能分布的能区非常广,不同技术路线就像在千里防线上的不同位置发起进攻,但其实,所有这些进攻点加起来,也只占暗物质能区中的很小一部分。因此,虽然国际上暗物质领域的竞争非常激烈,不同团队之间你追我赶,但如果寻找暗物质是一场长跑,人类距离终点可能还有非常远的距离。

  当一场漫长的追寻始终没有结果,且需要投入越来越多的巨额资金,科学家该怎么选择?是更进一步,还是调转船头?

  从20世纪七八十年代就流行起来的暗物质主流候选者WIMP粒子(弱相互作用大质量粒子)近年频遭质疑,继WIMP之后,轴子成了新的宠儿,这是一种比WIMP轻得多的粒子。而这两个理论背后,几百个暗物质理论已经如过眼云烟,科学也像时尚一样,总会有新的潮流。但上海交通大学Panda X实验组发言人刘江来对我说,坚持经典虽然“相对保守”,还是要在这个方向继续走下去。因为WIMP模型背后是超对称的美,它非常简洁、优雅,如果说整个物理学是一个大的拼图,当一种理论能同时拼上拼图中的好几块,这不应该是造物主的一个巧合。

  还有人给暗物质研究泼冷水,大多数理论都假设暗物质和普通物质之间存在弱相互作用,但如果这种假设根本就是错的呢?刘江来说,作为一个科学家,我们就生活在当下这个时代,也只能做好这个时代的事。

  在我看来,科学史上,面临同样困难的案例有很多,但在暗物质故事中,有物理学最本质的美,不仅是世界结构的抽象之美,还有科学家作出选择的过程本身所迸发的美。科学没有无用功,有结果和没结果,在科学上其实都是有意义的结果。

  《中国新闻周刊》2024年第10期

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