近日，美國科學家發(fā)現了一種更“聰明”的辦法，來尋找暗物質的蹤跡。那就是利用地球本身作為一個“科學儀器”，再由位于軌道上的以美國宇航局為主要領導方的費米伽馬射線空間望遠鏡進行觀測。

科學家發(fā)現宇宙射線中反物質粒子數量過剩，這可能就是一種暗物質所表現出的跡象特征。該項研究成果使得科學家將延長觀測這些正電子異常的現象。

（藝術家繪制的天鵝X-3伽馬射線示意圖）

圖像中，紫色區(qū)域包含了正電子，而電子卻被地球的主體結構所閉塞，在橙色的區(qū)域中，只有電子存在，而正電子卻不能進入該區(qū)域，最后的綠色區(qū)域，則完全脫離了地球主體的影響，對正電子和電子而言，都是可以自由進出的。

由俄羅斯與歐洲聯合研制的PAMELA探測器在天體物理學上就掀起了一陣波瀾。該探測器全稱為“反物質-物質探測與輕核天體物理學探測平臺”，主要研究方向為日地空間環(huán)境以及太陽系范圍內宇宙空間的高能粒子，并發(fā)現了在地球外層空間中兩層范艾倫輻射環(huán)之間存在著反物質粒子分布，這也使得科學家幻想著利用這些反物質來加速未來的宇宙飛船。

但是，在該項研究中，科學家發(fā)現：宇宙中出現的額外正電子-電子反物質對，來自宇宙神秘的天體物理源，比如，脈沖星，或者一個更奇特的發(fā)射源?？茖W家也猜測其可能產生于暗物質粒子的湮滅。

而這兩個來源是一個有理論支持的觀點，在脈沖星的強大的磁場中，可以認為是一種“磁場大漩渦”，結構上未知的復雜性，使得暗物質粒子在通過這些磁場的時候，受到強引力的作用，這些影響對暗物質粒子而言是巨大的，這個理論對之后的星系形成以及宇宙結構上的作用有著非常大的導向性。

歐洲PAMELA暗物質探測器研究成果的確認對天體物理學而言，是非常重要的，不論它是否是暗物質，現在并不是每個人都能接受PAMELA暗物質探測器所得到的結果，并且甚至懷疑結果的真實性。由于美國宇航局的費米伽馬射線空間望遠鏡主要探測的對象是宇宙伽馬射線，該射線是宇宙中已知的具有最高能量光子發(fā)射的射線，具有極強的穿透能力。

還有科學家認為：費米伽馬射線空間望遠鏡并不是一個完美的電子和正電子探測儀器，探測器所攜帶的大視場望遠鏡也不是設計來區(qū)分電子和正電子的，實際上，電子和正電子是非常難以區(qū)分的，這是因為該空間望遠鏡是處于地球上空340英里的軌道上，但是該空間望遠鏡取得的數據還是具有非常大的應用價值，斯特凡帶領研究小組也分析了當前的結果。

另一名來自美國科維理粒子天體物理學與宇宙學研究所的教授羅杰羅姆（Roger Romani）指出：美國宇航局的費米伽馬射線探測器實際上并沒有做出具體的發(fā)現，這是因為地球本身就具有磁場，我們所知道磁場的特性就是能影響電子的軌跡，當來自宇宙空間各個方向的電子和正電子接近地球磁場附近時，自然彎曲的地球磁場以及地球巨大的體積就會改變電子的運動方向，并確定這些電子未來的路徑。

由于地球磁場以及巨大體積的作用，這就等于告訴了伽馬射線探測器，在地球周圍的宇宙空間中，哪兒可以探測到電子或者正電子的存在。所以，我們利用地球磁場以及體積因素在其中的作用，我們就能選擇出電子和正電子正確的運動軌跡。

此外，在之前對地球高層大氣的研究中 ，使用的探空氣球進行這項實驗，但是探空氣球的高度顯然沒有伽馬射線空間望遠鏡的軌道來得高，所以也沒有產生出非常大的研究成果。而使用了伽馬射線空間望遠鏡，我們基本上可以覆蓋整個地球，這就是我們?yōu)槭裁磿褂妹绹詈骄值馁ゑR射線探測器進行這項研究的一個原因。

目前，爭論的焦點在于，這些正電子異常分布的源頭在哪兒，如果暗物質參與了這個過程，那么Pamela探測器和費米空間望遠鏡的研究團隊發(fā)現的正電子就是一種暗物質的標志物，其被稱為弱相互作用大質量粒子（WIMP）。該粒子是一種理論上預言的粒子，被認為與暗物質密切相關。在若干個實驗室中，比如CAPRICE、AMS-01研究項目，科學家發(fā)現該正電子存在于其他粒子中，并具有超過7GeV的能量，或者十億電子伏特。PAMELA探測器測量的結果顯示其可達到100 GeV的能量，但是，現在通過伽馬射線探測器發(fā)現正電子能量可達到200 GeV，這是有史以來探測到的最高能量值。

由于當前理論的預言，多余的正電子能量將直接關系到弱相互作用大質量粒子（WIMP），這將表面，神秘的暗物質粒子應該具有某種特性，并且具有質量，這個消息對粒子物理學家而言，是個不錯的消息。隸屬于法國國家科學研究中心的安錫勒維厄（Annecy-le-Vieux）粒子物理實驗室理論物理學家帕斯夸萊（Pasquale Serpico）認為：費米伽馬射線探測器的結果，是一個非常強烈的暗物質信號，較PAMELA探測器而言，其結果具有很高的價值。

如果是暗物質導致了這些正電子異常的情況，那其中的問題將比脈沖星源頭理論更深，更棘手。但是，現在還沒有理論能區(qū)分這兩個源頭之間的關系。現在，理論物理學家正在等待費米伽馬射線探測器最新的數據，他們希望能和理論上的預測達到一致，而費米伽馬射線探測器的數據將是有一個非常強的說服力。費米國家加速器實驗室的理論物理學家丹胡珀認為：這個發(fā)現最終將會是一個驚人的成就。

（近地空間正負電子分布圖像與地球磁場影響）