主編的話其實外行了，尋找暗物質(zhì)不一定需要新的理論，依照現(xiàn)在已有的理論也有可能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，甚至有可能在試驗中發(fā)現(xiàn)沒有任何理論預言過的暗物質(zhì)；如果是這樣前一種情況提出理論的人獲獎，后一種情況發(fā)現(xiàn)的人獲獎；呂丘建之所以提出新理論，除了這種理論的確可行之外，還想讓自己獲獎的理由更扎實一些！

    既然暗物質(zhì)是無法被看到的，那么物理屆是怎么發(fā)現(xiàn)它的存在的呢？或者說物理學家們?yōu)槭裁匆僭O存在暗物質(zhì)呢？

    這就要從物理學家的工作習慣說起，數(shù)學家們現(xiàn)提出一些不證自明的假設，諸如兩點之間直線最短之類，然后由這些不證自明的公理推導出龐大的數(shù)學體系；而物理學家則是先提出假設，先用著再說，如果這種假設能夠自洽、并在測量精度上符合已知現(xiàn)象并能做出合理預言，那么它就是正確的。

    物理學是具有可證偽性的。對于任何一個物理理論，我們都有可能設計某種實驗將其證偽；現(xiàn)在我們接受某種物理理論，并不是說它被證明了、而是沒有被任何實驗證偽。如果它被實驗證明是錯誤的，那么它就是錯誤的，如果不能被證明錯誤，那么就接著用吧！比如優(yōu)悠的兩個鐵球試驗就證明了亞里士多德的理論是錯誤的。

    暗物質(zhì)的出現(xiàn)要追朔到愛因斯坦的理論，愛因斯坦認為宇宙的形狀取決于宇宙質(zhì)量的多少。他認為:宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質(zhì)的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質(zhì)叫“暗物質(zhì)”。

    之后的近一百年時間里，許許多多物理學家、天文學家通過不同的渠道找到了暗物質(zhì)存在的證據(jù)，邁瑞國半蓮工學院的芷荷天文學家弗里茲-扎維奇發(fā)現(xiàn)一個星系團中的星系速度比預期的要大，根據(jù)牛頓萬有引力定律，意味著星系之間還有許沒有被觀測到的物質(zhì)。

    根據(jù)他的推斷星系團的質(zhì)量比從星系團中發(fā)光星體推斷出來的質(zhì)量大了400倍，并首次提出了“暗物質(zhì)”的概念，但這一觀點在當時并未受到重視。

    直到后來，女科學家魯賓和她的同時伏特終于找到了令人信服的證據(jù)，他們通過對仙女座大星云星體旋轉(zhuǎn)曲線的研究，發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象；根據(jù)牛頓萬有引力定律，如果一個星系的質(zhì)量主要集中在星系核心，那么星系外圍的星體運行的速度將隨著距離的增大而減小，但是從他們觀測到的結(jié)果相當大的范圍內(nèi)星系外圍星體運行的速度是恒定的！

    于是他們得出了和扎維奇相似的結(jié)論，要么是牛頓萬有引力定律不正確，要么星系非核心區(qū)域分布著許多沒有被觀測到的物質(zhì)；由于牛頓萬有引力定律尚未被證偽，所以暗物質(zhì)就成了唯一的解釋。

    接著許多類似的天文現(xiàn)象被觀測到，因此暗物質(zhì)的存在理論被廣泛認同，但是直到如今物理屆也沒有建立起一個可靠地暗物質(zhì)模型，也沒有真正找到暗物質(zhì)。

    暗物質(zhì)的存在對粒子物理理論提出了新的挑戰(zhàn)，在溫伯格提出的標準模型中只有中微子可能是暗物質(zhì)，但研究表明中微子無法成為宇宙中暗物質(zhì)的主要組成部分。所以暗物質(zhì)要求有超出標準模型的新物理模型。

    物理學家們也提出了諸如最小超對稱模型、額外維度模型、小希格斯模型等多種模型，但都沒有辦法獲得確鑿的實驗證據(jù)。

    由于暗物質(zhì)不參與電磁反應的特性，所以很難用天文望遠鏡直接觀測，所以物理學家們設計了三種不同的觀測方式進行探索，分別是加速器觀測、間接觀測和直接觀測。

    加速器觀測就是利用LHC進行粒子對撞，將暗物質(zhì)創(chuàng)造出來，然后根據(jù)暗物質(zhì)粒子帶走的能量和分布來推測暗物質(zhì)的性質(zhì)。

    間接觀測就是觀測暗物質(zhì)粒子衰變后產(chǎn)生的穩(wěn)定可見粒子，并根據(jù)這些線索逆推暗物質(zhì)的屬性。

    直接觀測則是在極深的地下建立起可以屏蔽絕大多數(shù)地面干擾信號的觀測室，探測暗物質(zhì)粒子和探測器中的物質(zhì)原子核所產(chǎn)生的信號。這也是目前最可行的探索方式之一。但這種方式對呂丘建來說有些麻煩。

    要探索到暗物質(zhì)，必須要有極深的地下試驗室，而現(xiàn)在無論是邁瑞國青旋州布萊克山霍姆斯特克金礦地下2438米的地下科學實驗室，還是比這更深的幻桃國錦屏極深地下暗物質(zhì)實驗室都還只存在于圖紙上，距離投入使用還有相當長的時間，他可沒那個時間等待這兩項大工程完成。而現(xiàn)有的燕初gran-sasso地下試驗室等達不到他的要求。

    所以LHC的加速器探索就成了他目前唯一的選擇，這也是之前他竭盡全力發(fā)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)分析方法、幫助物理學實驗室調(diào)整試驗計劃的目的。