暗物质湮灭
银河系中另一个有可能指向暗物质的信号 ， 是银河系中心来源不明的伽马射线——一些天文学家认为这些射线源自暗物质的湮灭 。 在这个假说中 ， 暗物质可以同时是物质及反物质 。 这样 ， 当两个暗物质粒子相遇时 ， 它们就会互相湮灭 ， 并在此过程中形成伽马射线 。
2009年 ， 费米伽马射线太空望远镜首次发现了该信号 ， 从那时起 ， 科学家就对其起源争论不休 。 尽管这些伽马射线信号可以用暗物质模型来解释 ， 但还有一种更加平淡的解释：它们可能只是由银河系中心旋转的中子星（也就是脉冲星）发出的 。
韩国天文和空间研究所的莱恩·E·基利（Ryan E. Keeley）和科维理宇宙物理学与数学研究所的奥斯卡·马西亚斯（Oscar Macias）在一项新研究中 ， 分析了银河系中心伽马射线的空间分布和能量 。 研究人员发现 ， 相比于暗物质的解释 ， 这些射线更符合银河系中心恒星、气体及星系射线的分布 。 “这样一来 ， 问题来了：留给暗物质的可能性还有多少？”加州大学尔湾分校的克沃尔科·阿巴扎吉安（Kevork Abazajian）说 ， 他也是本篇论文作者之一 。 这篇论文已被提交至Physical Review D ， 并发表到了预印本网站 。 根据这篇论文的结论 ， 伽马射线来自于暗物质的可能性不大 。 “我们现在对暗物质湮灭持保留的态度 。 ”
但同样 ， 对于这个结论 ， 科学家还无法盖棺定论 。 麻省理工学院的物理学家特蕾西·斯拉蒂耶（Tracey Slatyer）说：“这项分析的思路很棒 ， 但它取决于我们目前对银河系背景辐射的模型是否足够准确 。 我担心的是 ， 如果模型不够准确 ， 这个结论也无法得出 。 ”
最近几年 ， 一些研究发现银河系中心那些过量的伽马射线很可能是由单独的“点光源”——比如脉冲星——发出来的 。 如果这些射线起源于暗物质 ， 那我们应该能观测到均匀分布的辐射 ， 这与实际观测结果不一致 。 然而斯拉蒂耶和她的同事丽贝卡·利恩（Rebecca Leane）发现 ， 一种系统误差会导致结果偏向于脉冲星 ， 而实际上脉冲星的可能性并不比暗物质更大 。 斯拉蒂耶说：“这不意味着点光源就一定是错的 ， 或是那些伽马射线一定源自暗物质 。 但对于那些认为伽马射线来自点光源的研究 ， 我们得小心看待 。 ”
存在危机
最终 ， 关于暗物质的争论依旧存在 。 新研究说明了这些神秘信号可能并不是如我们所想的来自于暗物质 ， 这是否意味着暗物质可能根本不存在？“不是 ， ”阿巴扎吉安说 ， “暗物质粒子的理论与我们观测到的现象是如此契合 ， 从亚星系尺度到整个宇宙的边缘 。 毫无疑问 ， 暗物质是存在的 。 ”
尽管绝大多数科学家对于暗物质存在的坚信无法动摇 ， 但他们找到暗物质的希望又减少的一分 。 不仅是现有的天体物理学的证据难于捉摸 ， 直接通过实验来捕捉暗物质粒子的尝试也未能取得进展 。 大型强子对撞机（LHC）中的研究 ， 目前为止还没有成果 。 “我们在实验室里看不到 ， 在LHC里看不到 ， 在太空中也看不到（暗物质粒子） ， ”阿巴扎吉安感叹道 ， “粒子物理学仿佛出现了一种存在性危机 。 ”
而科学家捕捉暗物质粒子的失败 ， 使得暗物质的真实“身份”更加迷雾重重 。 之前最热门的候选者 ， 大质量弱相互作用粒子（WIMPs） ， 由于在实验中没有出现——或者由于阿巴扎吉安论文中的计算结果 ， 可能性下降了 。 “之前人们所认为的很多暗物质候选者被排除了 ， ”萨弗蒂说 。 “很多人以为WIMPs几乎一定存在 。 某种程度上讲 ， 这的确是一段艰难的时期 。 但换个角度想 ， 这也是非常令人激动的 。 因为现在我们都在集思广益 ， 回到最基础的地方 ， 来探讨暗物质到底可能是什么 。 ”
翻译：王语嫣
审校：吴非
原文链接：
【[物理]暗物质真实身份再遭质疑，粒子物理学面临新挑战】