从原子物理到原子核物理，再到今天的粒子物理，物理学的日臻完善已经能够很好地解释许多诸如复杂的天体运动本质的自然现象。宇宙学模型认为，宇宙大爆炸后经历了超高能、高能、低能过程，对应的物理规律也符合大统一、弱电统一和量子色动力学，宇宙大爆炸及其演化所产生的粒子则遵循这些规律。然而，在宇宙中还可能存在着一些弱作用冷暗物质粒子，它们的形成及运动规律是现有粒子物理模型所不能解释的，于是科学家们又提出了超对称粒子物理模型。现代天文观测和爆炸宇宙论的研究表明，宇宙中的物质绝大多数是暗物质，而暗物质中大多数是由冷暗物质粒子组成的非重子暗物质，现在普遍的看法认为这种冷暗物质粒子在宇宙中的含量超过20%。戴长江研究员介绍说，尽管目前实验室还不能对这种新物理模型假说提供有力的证据，但超对称粒子物理模型能很好地解释宇宙螺旋星系中星云旋转速度几乎不随星云盘径向的距离而改变以及在星系空间气体辐射的X射线观测中发现的气体平均速度大于其逃逸速度。
自1985年以来，宇宙中暗物质的研究已成为天体物理、粒子物理和宇宙学的交叉热点，其中对冷暗物质粒子——超对称粒子的观测研究是当今非加速器物理实验最热门的课题之一。
冷暗物质之争
美国、法国、日本等科技大国的物理学家正在夜以继日地观测研究宇宙冷暗物质，如西欧核子中心（LSC)正在建造一个大型超高能粒子加速器，以捕捉和观测宇宙中可能存在的超对称粒子。与此同时，一个目标相同但采取自然观测以降低实验成本的科研小组在经过了600天的观测后，已经得到了能够证实超对称粒子确实存在的初步证据，这个科研小组由意大利罗马大学牵头，中国科学院高能物理研究所由于在实验方法技巧、数据系统处理、电子插件研制等方面具有优势，1992年在法籍华人陶嘉琳女士的促成下成为重要合作单位之一。
该科研小组研制了100公斤放射性很低的碘化钠晶体阵列，用于在自然界直接寻找相互作用极弱的超对称粒子。为了防止宇宙线的干扰，他们将实验设备安装在意大利格朗萨索国家实验室中，这个实验室位于岩层厚度达1000米的阿尔卑斯山脉下的一个山洞中，可以很好地屏蔽宇宙线。在对1996年至1999年累计达600天的有效实验数据进行分析后，该实验小组获得了3个周期的年调制效应，显着性力近4倍标准偏差，种种迹象表明，宇宙中可能存在超对称粒子。他们甚至还估计出了这种超对称粒子的质量和流强上限。
正如美国南卡罗来纳大学的物理学家弗兰克阿维尼奥内所评说的：“如果这一发现属实，无疑是具有诺贝尔奖水平的。”当意中科研小组对外公开他们的发现时，在科学界自然引起轩然大波。日前，美国斯坦福大学的物理学家们对外宣称也进行了一项捕获宇宙中弱作用重粒子的实验，“但结果可能与意中科研小组的研究成果相抵触”。在随后举行的第4届宇宙暗物质来源及探测国际研讨会上，意大利罗马大学的科学家代表驳斥了斯坦福大学的结论，认为“两项实验之间存在的实质性区别以及弱作用重粒子的未知属性可能意味着我们最终也许会发现两项实验的结果都是正确的”。
冷暗物质之梦
戴长江研究员这样描述这种未知的超对称粒子：质量至少是质子的50倍由于和其他物质发生相互作用的概率很低，能够几乎不留痕迹地经过其他物质。他说：“我们现在要和时间赛跑，和世界上众多的科研机构竞争，一旦证实宇宙中真的存在这种用常规方法观测不到的冷暗物质粒子，对爆炸宇宙学模型和超对称粒子物理模型将是一个强烈的支持，也就把我们对客观规律的认识大大向前推进了一步”。
由于这种冷暗物质粒子具有弱作用的特性，因此要在实验室里记录和捕捉它极其困难。戴长江研究员介绍说，目前，科学界一般用两种方法来探测它，一是间接法，采用地下大型的中微子探测器或空间磁谱仪等规模大、接收度高的设备，通过探测正反超对称粒子湮灭所产生的次级粒子来确认，但此法由于中间过程多，待定数也多，较难获得准确的观测结果；二是直接法，即直接探测超对称粒子经过实验晶体阵列时留下的极其微弱的作用，此法由于成功的概率很低，因此需要研制相当规模的高灵敏度的探测系统和开发相应的实验技术方法。
据了解，目前意中科研小组已将用于记录超对称粒子弱作用的碘化钠晶体阵列由100公斤扩大为250公斤，仍由两国合作继续日夜不停地观测。我国在国家自然科学基金的支持下，由戴长江研究员组织，也已成立了由来自中国科学院高能物理研究所、清华大学、中国原子能研究院等9家单位的25名专家组成的科研队伍，准备采取另一种500公斤二氟化钙晶体阵列探测系统去进行观测鉴定，实验地点有可能选在北京航空博物馆或京郊某一大山洞中。戴长江研究员乐观地说：“如果进展顺利，估计3年内我们会拿出一个确切的结果来”。
看来，这的确是值得期待的事情啊。
夺的宇宙的神秘能量
近些年，天文学家发现了一种控制宇宙的神秘能量——暗能量的最新证据，这种暗能量可能占宇宙总能量的2/3，它正在把宇宙中的星系及星系中的一切以史无前例的速度相互分离。
这些年来，科学家们一直在寻找宇宙不仅正在膨胀，而且正在加速膨胀的原因。有人认为，是神奇的暗能量在远距离上把物体推开，从而克服了引力的局部作用。
最近，英国曼彻斯特大学伊恩布劳内领导的一个国际天文小组为神秘的暗能量的存在提供了新的证据。这些科学家观察到，来自遥远而明亮的类星体的光被弯曲后形成了若干个类星体的图像，图像的数目和途中存在的星系所形成的引力透镜数目不相符合，由此科学家断定，途中必定存在为我们看不见的其他物质，从而证明了宇宙中确实存在暗能量。
引力透镜现象是由于来自遥远星系的光在到达天文望远镜之前，会被途中的其他物体的引力所弯曲，和通常的透镜折射光相似。
据报道，该天文小组的一位科学家使用包括宇宙年龄在内的数和引力透镜源的可能数目，计算被引力透镜折射的类星体的数目。他发现这一数目大约是没有暗能量存在的情况下类星体图像数目的两倍。因此他推算出，宇宙的2/3必定是由暗能量组成的。
剩下的1/3由暗物质（它的形态至今还不知道）和组成星球与行星的常规物质构成。所有这两种物质的引力是正常的引力，即通常的万有引力。
而暗能量与它们相反，具有长距离的反引力性质。与神秘的暗物质一样，目前科学家们并不知道暗能量究竟是什么，但这些新的结果增加了暗能量存在的可信度。现在科学界普遍相信，它是宇宙加速膨胀的原因。
这一新的引力透镜试验建立在和过去完全不同的物理论据上，所以它提供的支持暗能量存在的证明是独立于其他证明的。
由于通过引力透镜形成的类星体图像通常挨得太近，这个天文小组使用了世界上最强大的射电天文望远镜阵列，得到了上千个类星体的无线电照片。他们之所以选择射电天文望远镜，是因为它们能把细节放大许多倍，比光学望远镜甚至哈勃天文望远镜看得都清楚。
暗能量这个说法直到1998年才出现在天文学领域里。当时，两组天文学家对遥远的星系中正在爆炸的星球即超新星进行观察，发现超新星比他们认为的暗淡。这意味着它们的距离比科学家原来认为的更远了。
造成这种情况的唯一解释应该是，假设宇宙的膨胀在过去的某个时间加速了。
天文学家在这之前一般认为，由于单个星系相互作用造成了引力拖拽，宇宙膨胀是逐渐减慢的。但是对这个超新星的观察结果表明，有某种神秘的力量在对抗弓力的拖拽，使星系以前所未有的加速度相互远离。
起初，其他科学家对这个结果表示怀疑。也许超新星变暗是因为它们的光被星际尘埃云挡住了，也许超新星本身的光就比科学家所认为的暗。
伹是经过仔细检查，所有这些解释都被搁到了一边，暗能量的假说出现了。
其实，有关反引力的想法并不新鲜。早在八十多年前，爱因斯坦就已经把这种反引力效应以所谓的宇宙常数的名义包括在他的广义相对论中了。当时，爱因斯坦为了不使星球由于相互间的吸引力而挤到一起，设想宇宙中应该还存在一种排斥力，它与引力相对抗，从而使宇宙保持稳定s他把这个排斥力称为宇宙常数。
20世纪20年代，哈勃发现宇宙并非静止不动，而是在不断膨胀。爱因斯坦便放弃了他发明的这个宇宙常数，并称这是他“一生中最大的错误”。因为爱因斯坦本人和后来的许多天文学家都把这个宇宙常数只看作是数学上的假设，而不认为它和实际的宇宙有多少关系。直到20世纪90年代也没有人想到过这个效应会变成现实。
可现在暗能量的发现证明这个排斥力确实存在。看来，如果爱因斯坦还活着，也许他就会承认放弃宇宙常数是他一生中第二个最大的错误。
有关暗能量的探讨十分玄妙。有人认为暗能量是从宇宙真空中渗透出来的。有实验表明，真空似乎并不是空无一物，而是一些虚粒子在时生时灭地冒泡泡。而另一些天体物理学家则说，暗能量只不过是宇宙的基本特征，试图解释它，就像解释为什么地球离太阳的距离刚好适合孕育生命一样徒劳。
