關於暗物質粒子探測最激動人心的消息卻可能來自碧落之間。如同在2012年歐洲核子中心正式宣布發現了希格斯玻色子之前,在物理學界中就開始沸沸揚揚地傳播有關希格斯玻色子的“謠言”一樣:盡管目前人們還不了解有關暗物質探測的最新消息,安裝在國際空間站(International Space Station)上、目前仍在地球軌道上運行的阿爾法磁譜儀-02可能會在近期帶給人們關於暗物質粒子探測的最新結果,這個最新的探測結果可能會帶給人們有關暗物質的全新認識。傳出這條消息的,正是阿爾法磁譜儀-02項目的主要負責人、麻省理工學院的物理學家、諾貝爾物理獎得主丁肇中。

在2013年2月舉行的美國科學促進會(AAAS)年會上,這位諾貝爾物理獎得主宣布,通過阿爾法磁譜儀-02的探測結果,他的團隊最近在暗物質研究領域取得了重大進展,但是他又堅持不肯透露更加具體的消息,隻是說明在未來的幾周內他們會在一個高能物理學雜誌上發表一篇重要的論文。

由丁肇中主持設計製造的阿爾法磁譜儀馬上就成為人們關注的對象,在各個深埋地底的暗物質探測器都沒有收獲的時候,這個在太空的探測器有可能給粒子物理學家們帶來決定性的成果。在丁肇中的論文還沒有發表之前,人們已經開始猜測,阿爾法磁譜儀究竟觀測到了什麼樣的暗物質信號。

除了在天文學觀測中存在的星係間的引力現象,暗物質並不容易被直接觀測到。阿爾法磁譜儀-02在地球軌道上想要證明到暗物質粒子的存在,其中最重要的一個證據就是正負電子。根據目前粒子物理學家們對於暗物質粒子的一些假設,這種尚未被直接探測到的粒子雖然不容易與普通物質粒子發生相互作用,卻可能是其自身的反粒子。根據這種假設,當暗物質粒子相互碰撞時,它們就會發生湮滅,兩個暗物質粒子有可能會變成高能量正反電子對。在宇宙中,具有這種特征的高能量正反電子對是有可能被阿爾法磁譜儀-02探測到的。問題在於,在宇宙中還有其他很多種原因可能產生出高能量正反電子對,比如脈衝星的爆發就可能造成類似的現象。要想分辨出探測到的正反電子對是否由湮滅的暗物質粒子產生,最重要的一點就在於探測到的正反電子對不能隻來自於一個方向,而是應該均勻出現在宇宙中的各個方向上。

在這個價值20億美元的阿爾法磁譜儀-02上,裝備了一個巨大的磁體,這個磁體將使在空間中接近它的粒子發生偏轉,通過這些粒子在經過磁體時偏轉的方式,就可以判斷出粒子的性質。丁肇中介紹,自從2011年5月被“奮進號”航天飛機送上地球軌道,阿爾法磁譜儀-02已經探測到了250億個粒子,而其中有77億個粒子是高能量的電子或正電子。有關暗物質粒子探測的重要成果,很有可能出自對這77億個正反電子的測量結果。

分析正反電子來分析暗物質粒子是否存在,其中一個非常重要的指標就是正電子與電子數目的比值。芝加哥大學的物理學家麥克·特納(Michael Tuner)說,顯示出暗物質存在最重要的證據就是正電子與電子的比率忽然上升,然後又忽然下降。有人猜測,可能丁肇中正是觀測到了這種暗物質粒子存在的切實證據。

丁肇中說,為了寫這篇論文,他們已經等待了18年,並且這篇論文已經被反複修改了30遍——如同一部即將上映的大片,等待的觀眾們不停地猜測電影中的情節,不知這篇即將發表的論文將會怎樣改變人類對於暗物質的認識。

“泥上偶然留指爪,鴻飛那複計東西。”在過去的80年中,暗物質正是以這種方式留下點滴線索,讓人類去探尋追求,長達80年的探索也許已經被縮短為幾周的等待,這可能也正是人類認識宇宙中另外一個隱秘部分的開始。