■不少科學家也期望歐洲核子研究組織（CERN）的粒子加速器能夠找到組成黑暗物質的粒子。 網上圖片上次跟大家提到，宇宙中的物質，可能有很大部分都不是我們認識的物質：以物質的整體能量來計算，這些不知名的「黑暗物質（dark matter）」是普通物質的6倍以上。這些「黑暗物質」的真正身份是什麼，很可惜我們現在還不知道。之前跟各位介紹過微型黑洞是黑暗物質的可能性；不過根據1977年勇闖太空、至今仍有訊號送回地球的人造衛星航行者1號（Voyager 1）量度所得的數據，卻指出這個猜想並不太可能。那麼除了黑洞以外，黑暗物質還有可能是什麼呢？
加速粒子 仍無發現
上次討論的黑洞，其實代表了猜想黑暗物質真正身份的一個大方向：黑暗物質可能是一些不太明亮、細小但整體質量高的東西；它們散佈於宇宙之中，不過卻應該是我們早已認識的物料。另一個大方向，不難想像，就是猜想黑暗物質是由我們還不熟悉的粒子所組成。這個想法對物理學家來說，一點也不新鮮：在20世紀中，科學家們已經經歷了一段發現新粒子的輝煌時代，2013年甚至透過日內瓦歐洲核子研究組織（CERN）的粒子加速器，發現了期待多年的希格斯玻色子（Higgs Boson）。
這些新粒子的質量極重，在日常生活中不容易出現，因此需要依賴粒子加速器將粒子加速至極高的能量，去嘗試把它們製造出來。在尋找希格斯玻色子的同時，不少科學家也期望能夠找到組成黑暗物質的粒子。只可惜經過多年，粒子加速器還沒有明確地發現可能是黑暗物質的粒子。
多種假設 未有實證
不過，粒子加速器並不是唯一可能找到黑暗物質的方法。要記得我們身處的太陽系，其實正以每秒220公里的速度圍繞銀河系的中心移動；假如黑暗物質真的是散佈於太空四處的話，雖然它們可能不太常見，不過我們應該還是會偶然「碰」到它們的。基於這個考量，不少國家都嘗試了一類相對簡單的實驗：找來大量雜質少的物料，放在輻射少的地方（例如地下深處的礦洞）；每當有黑暗物質撞上這些雜質少的物料，我們再利用適當的儀器去量度這些物料的細微移動（例如將這些細緻的移動轉化為電流甚至光線）。只要儀器及材料安裝妥當，我們就可以「守株待兔」，等待黑暗物質的訊號。
只不過多年以來，不同實驗的結果並不完全互相吻合，以致科學家們還是有點如在五里霧中。
黑暗物質所造成的訊號，其實也可以是「從天而來」。如前所述，黑暗物質可能是散佈宇宙之中。這些黑暗物質在太空中可能會互相碰撞，或是與其他物質發生作用，因此可能會發放出與平常不同的輻射（例如擁有特定能量的電磁波或是過多的電子）。很多不同的儀器、人造衛星也被送到天上去測量這些輻射。
不過再一次令人失望的是，我們還未能找到來自黑暗物質的確切訊號。
當然，也有意見認為黑暗物質可能根本不存在。須知當初猜想有黑暗物質，是因為發覺星系旋轉得太快了，我們看得見的物質根本不足以提供足夠的萬有引力。不過有可能是我們對萬有引力的理解並不是完全正確：可能在星際的距離之下，萬有引力跟我們平日熟悉的並不相同，以致我們錯誤以為有些物質在星際之中不見了。
小結
今次有關黑暗物質的討論，聽上來好像很令人沮喪：過了許多年，我們還是未能確定黑暗物質的真面目。
不過這其實更指出了科學的特色：尋找一個疑難的解答，可能需要放開心胸，留意不同的方向。而且每一個猜想都可能「牽連甚廣」，以不同的方式在世界留下痕跡；一個猜想要在科學「站穩陣腳」，必須符合不同實驗測量到的結果呢。■張文彥博士
香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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