在節目開始之前，我們先來說一個故事。在生活中，有一個“幽靈”始終圍繞在我們身邊，雖然留下許多蛛絲馬跡證明它確實存在，但從沒有人看見或者摸到它的“真身”。如今，“悟空”睜開了火眼金晴，從紛繁複雜的亂象中抓住了一條關鍵線索，或許能夠幫助我們認清這個幽靈的真面目。甚至，“悟空”還隱隱看到了這個幽靈留下的半個身影。
這個故事並不是《西遊記》的新編，而是2017年11月30日凌晨悟空號合作組在《自然》雜誌上公佈的首批科學成果。
故事裡的“悟空”，全名是暗物質粒子探測衛星，隸屬於中國科學院，從2015年12月17日發射升空以來，就一直在距離地面大約500千米的太陽同步軌道上採集著數據。而“悟空”千方百計想要認清真相的那個幽靈，就是大名鼎鼎的“暗物質”。
顧名思義，暗物質指的是看不見的物質。這不是因為沒有光 照亮它們，而是因為光 照不亮它們。我們之所以能夠看到這個世界，看到身邊的桌椅板凳，看到遙遠的日月星辰，是因為這些東西，或者說這些物質，在最根本的層面上，能夠和光互動，也就是說它們能夠被光照亮，或者能夠發出光亮。
但暗物質不同，它們和光形同陌路，互不理睬。暗物質不參與電磁相互作用，而光是一種電磁波。因此，暗物質不反光，不發光，也不遮擋任何光線。
與暗物質互不理睬的，不只有光，還有普通物質。分子和原子是普通物質構成的基石，這些基石能夠組裝在一起，本質上是它們之間的電磁力在發揮作用。也正是通過這樣的電磁作用，我們才能夠觸摸到這個大千世界。而暗物質，對這樣的電磁作用，根本就不屑一顧。
於是，對於由普通物質構成的我們來說，暗物質不只看不見，連摸都摸不著，就像一個幽靈，來自於完全不同的另一個時空。
既然看不見也摸不著，科學家憑什麼認定這個幽靈的存在千真萬確，甚至不惜派“悟空”闖入天庭去探查它的真面目呢？
實際上，這主要是因為萬有引力。傳說中，砸在牛頓腦袋上的蘋果讓他悟出一個真諦——那就是，讓蘋果從樹上掉落的力量，同樣牽引著日月星辰在天空中依序運轉。
任何東西，只要擁有質量，彼此間就會存在一種羈絆，使它們相互吸引。這種羈絆稱為引力，是宇宙中唯一能夠遠距離影響天體運行的力量。天體在宇宙中如何運行取決於它受到了多少引力，而所受到的引力又能反映出有多少物質蘊藏在它的周圍。科學家曾用一個簡單的例子來解釋這個理論。
天王星被發現不久，就有人提出，和理論推算的軌道相比，它的位置總是出現偏差。就算考慮了當時已知的所有天體對它施加的吸引，也仍然有額外的引力在偷偷干擾它的運行。有人據此推斷，太陽系裡應該存在一顆當時還未知的行星，在特定的位置上施加了額外的引力。果然，沒過多久，海王星就在預測位置上被發現了。萬有引力定律因此深入人心。
自上世紀30年代以來，在規模遠大於太陽系的宇宙尺度上，天文學家發現有越來越多的天體運行規律，就算把所有看得見的物質全都算上，也仍然需要有額外的引力才解釋得通。
在銀河系級別的旋渦星系裡，千億顆恆星繞著星系中心快速運轉。這些恆星速度很快，要是沒有額外的引力，它們就會被甩到星系以外，令整個星系崩塌分解。而在規模更大的星系團中，星系之間瀰漫著能夠輻射出X射線的高溫氣體。這些氣體溫度非常高，要是沒有額外的引力，它們早就消散在宇宙空間了。
甚至，在宇宙演化早期，如果沒有額外引力的參與，普通物質也不會如此快速地聚集成團，形成如今人們看到的宇宙大尺度結構。
天王星受到的額外引力，讓天文學家推斷出了尚未發現的海王星。同樣，整個星系、星系團，甚至整個宇宙受到的額外引力，讓天文學家相信，宇宙中肯定存在某種未知的物質，數量比普通物質更多，能夠產生足夠的額外引力。由於看不見也摸不著，天文學家就把這種未知的物質稱為暗物質。
跟當年很快就被人找到的海王星不同，暗物質提出幾十年來，對於它到底是什麼，科學家仍然一無所獲。理論學家推測，就像普通物質由一系列基本粒子構成一樣，暗物質可能也是由一大類粒子構成。雖然這些粒子看不見也摸不著，但某些理論預言，在一些特殊情況下，這些隱身的粒子可能會露出馬腳。比如，當兩個暗物質粒子狹路相逢時，它們可能會相互湮滅，產生出伽馬射線和一系列並不隱身的高能粒子。
在地球大氣層外，宇宙空間裡充斥著許多橫衝直撞的高能粒子，稱為宇宙線。這些粒子的來源始終成謎，或許大都來源於普通的高能天體物理過程，但也有可能，其中一部分來源於暗物質粒子的相互湮滅或者衰變。來源於暗物質的高能粒子，特別是正負電子，或許會在電子宇宙線的總能譜上留下獨特的印跡。這正是“悟空”的首要科學目標。
“悟空”的火眼金睛，其實就是一臺宇宙線望遠鏡，自上天以來，便持續不斷地記錄著來自宇宙的高能粒子。在運行的前530天裡，“悟空”一共記錄到28億個高能粒子，從中分辨中150萬個高能電子，而且，測量了它們的能量和來源方位。從這些數據中，科學家試圖找出暗物質粒子湮滅的關鍵證據。
早在“悟空”上天之前，科學家就在宇宙線裡的高能電子中察覺到了一些異常。比如丁肇中領導的阿爾法磁譜儀就發現，在粒子能量超出某個數值時，宇宙線里正負電子的比例就會大大超出理論模型的預期，這似乎就可以用暗物質粒子湮滅加以解釋。
如果真是暗物質粒子湮滅，那麼理論上來說，它所產生的高能電子就會存在一個能量上限，具體數值與暗物質粒子本身的質量有關。如果超過這個能量上限，高能電子的數目就會出現陡峭下跌，從而在宇宙線能譜中出現一個拐折。然而，不論是丁肇中的阿爾法磁譜儀，還是後來美國的費米空間望遠鏡，對高能電子都只能測量到最高1萬億電子伏特，沒有在能譜中發現任何拐折的跡象。
由於“悟空”的火眼金晴對高能電子能量的測量，最高能達到10萬億電子伏特。因此，在“悟空”看到的高能電子能譜圖上，預期中的拐折第一次確鑿無疑地顯現出來。以0.9萬億電子伏特的能量作為分界，左側電子的數目變化相對平緩，右側卻要陡峭得多。
如果這一拐折真的是由暗物質粒子產生的，那麼，理論上科學家就可以根據拐折的形狀，推斷出暗物質粒子的一些特性。不過，直接觀測到這一拐折，還算不上是暗物質粒子存在的確鑿證據。畢竟，其他天體的物理過程，比如脈衝星周圍的高能現象，也有可能產生形狀平緩的類似拐折。這一拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，對於判定能量低於1萬億電子伏特的電子宇宙射線是否來自暗物質起到了關鍵性作用。
當推開一扇新的窗口，除了可以看到預期中的美景之外，我們往往還會有一些意料之外的驚喜。“悟空”也是如此，除了拐折，似乎還隱隱看到了這個暗物質幽靈留下的半個身影。
在1萬億電子伏特的能量之上，高能電子的數目已經開始陡峭下跌。然而，就在1.4萬億電子伏特處，高能電子的數目卻比其他地方多很多。似乎在附近很狹窄的能量範圍之內，宇宙線中高能電子的數目出現了一個尖銳的峰值。
如果這個異常數據是真實的，那必定是一個重大發現，因為能夠發出高能電子形成如此尖峰信號的天體，肯定是非常特殊的存在。不過，目前還無法解釋這個尖峰的形成原因。畢竟這只是“悟空”在運行的前530天裡採集到的第一批數據。由於宇宙線裡的高能粒子存在隨機性，明顯離經叛道的數據點也可能只是統計漲落，未必就是真實信號。
好在，“悟空”健康狀況良好，預計可以在太空繼續服役3到5年，採集更多高能電子宇宙線的數據。或許只有到了那時，才能確切判斷這個尖峰是否真實。至於暗物質粒子被發現的捷報，或許還需要等待更長久的時間吧。
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