神话传说- 【暗物质】(2/6)

质总量的贡献是非常微小的，暗物质中的绝大部分现在还不清楚。这里我们将讨论暗物质可能的候选者，由其导致的结构形成，以及我们如何综合粒子探测器和天文观测来揭示暗物质的性质。

美国故事影片《暗物质》（2007）

导演：陈士铮

主演：刘烨（《蓝宇》，《美人草》，《满城尽带黄金甲》，《南京！南京！》）

梅丽尔·斯特里普（《克莱默夫妇》，《索菲的选择》，《穿普拉达的恶魔》）

艾登·昆（《tywoundedknee》）

影片官网：

电影介绍：

《暗物质》的故事是从轰动国内外的留美学生卢刚枪杀导师事件中获得灵感而写成的。刘烨饰演的中国赴美留学生刘星怀抱诺贝尔奖的梦想，在莱瑟教授（艾登·坤饰）门下研究宇宙学。刘星违背导师的意愿，一心探索暗物质领域的奥秘。他凭借自己的勤奋和天才在研究上取得重大突破，却因为校园政治而遭遇不公，致使梦想破灭，最终走上暴力之路。梅丽尔·斯特里普在影片中饰演赞助人席尔瓦夫人。

电影《暗物质》反映了人们如何正确面对理想和现实的差距的问题，也触及到中美文化之间差异和缺乏相互理解的现实。影片在2007年日舞电影节上大受好评，获得斯隆奖及两万美元奖金。影片原计划2007年八月在北美公映，由于三月弗州枪杀案的影响而推迟到2008年春季。

卢刚事件背景：

1991年11月1日万圣节这天，中国留学生卢刚在刚刚获得衣阿华大学太空物理博士学位的时候，开枪射杀了3位教授和副校长安-柯莱瑞以及一位和卢刚同时获得博士学位的中国留学生山林华。枪杀五人之后，卢刚随即当场饮弹自尽。

开枪杀人的卢刚是北京市人，出生于普通工人家庭，18岁考入北京大学物理系，1984年通过李政道主持的中美物理学交流计划选拔，毕业后旋即以交换学生身份公费赴美攻读博士学位，就读于衣阿华大学物理与天文学系，时年22岁。卢刚毕业时未能获得最佳论文奖，并面对巨大就业压力，最终酿成悲惨血案。

1991年11月4日，安-柯莱瑞的3位兄弟以她的名义捐出一笔资金，宣布成立安-柯莱瑞博士国际学生心理学奖学基金，用以安慰和促进学生的心智健康，减少人类悲剧的发生。

最被看好的暗物质候选者

长久以来，最被看好的暗物质仅仅是假说中的基本粒子，它具有寿命长、温度低、无碰撞的特性。寿命长意味着它的寿命必须与现今宇宙年龄相当，甚至更长。温度低意味着在脱耦时它们是非相对论性粒子，只有这样它们才能在引力作用下迅速成团。由于成团过程发生在比哈勃视界（宇宙年龄与光速的乘积）小的范围内，而且这一视界相对现在的宇宙而言非常的小，因此最先形成的暗物质团块或者暗物质晕比银河系的尺度要小得多，质量也要小得多。随着宇宙的膨胀和哈勃视界的增大，这些最先形成的小暗物质晕会合并形成较大尺度的结构，而这些较大尺度的结构之后又会合并形成更大尺度的结构。其结果就是形成不同体积和质量的结构体系，定性上这是与观测相一致的。相反的，对于相对论性粒子，例如中微子，在物质引力成团的时期由于其运动速度过快而无法形成我们观测到的结构。因此中微子对暗物质质量密度的贡献是可以忽略的。在太阳中微子实验中对中微子质量的测量结果也支持了这一点。无碰撞指的是暗物质粒子（与暗物质和普通物质）的相互作用截面在暗物质晕中小的可以忽略不计。这些粒子仅仅依靠引力来束缚住对方，并且在暗物质晕中以一个较宽的轨道偏心律谱无阻碍的作轨道运动。

低温无碰撞暗物质（ccd的结构形成数值模拟结果与观测相一致。第二，作为一个特殊的亚类，弱相互作用大质量粒子（p）可以很好的解释其在宇宙中的丰度。如果粒子间相互作用很弱，那么在宇宙最初的万亿分之一秒它们是处于热平衡的。之后，由于湮灭它们开始脱离平衡。根据其相互作用截面估计，这些物质的能量密度大约占了宇宙总能量密度的20-30。这与观测相符。ccdm被看好的第三个原因是，在一些理论模型中预言了一些非常有吸引力的候选粒子。

其中一个候选者就是中性子（neutralino），一种超对称模型中提出的粒子。超对称理论是超引力和超弦理论的基础，它要求每一个已知的费米子都要有一个伴随的玻色子（尚未观测到），同时每一个玻色子也要有一个伴随的费米子。如果超对称依然保持到今天，伴随粒子将都具有相同的质量。但是由于在宇宙的早期超对称出现了自发的破缺，于是今天伴随粒子的质量也出现了变化。而且，大部分超对称伴随粒子是不稳定的，在超对称出现破缺之后不久就发生了衰变。但是，有一种最轻的伴随粒子（质量在100gev的数量级）由于其自身的对称性避免了衰变的发生。在最简单模型中，这些粒子是呈电中性且弱相互作用的--是p的理想候选者。如果暗物质是由中性子组成的，那么当地球穿过太阳附近的暗物质时，地下的探测器就能探测到这些粒子。另外有一点必须注意，这一探测并不能说明暗物质主要就是由p究竟是占了暗物质的大部分还是仅仅只占一小部分。

另一个候选者是轴子（axion），一种非常轻的中性粒子（