有首歌唱道：最明亮?xí)r總是最迷茫，最繁華時(shí)也是最悲涼。繁華過后，一身憔悴在風(fēng)里。物理學(xué)家的圈子貌似也是如此。自從2013年，大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）證實(shí)發(fā)現(xiàn)了“賦予其他粒子質(zhì)量”的希格斯玻色子之后，物理學(xué)家們仿佛陷入了沉寂。迄今，很多與宇宙有關(guān)的問題仍然懸而未決。

　　然而，蹲下只是為了跳得更高；沉默，也只是為了積聚更大的能量。2016年，物理學(xué)家們或許會(huì)給我們帶來更多驚喜。在這一年里，他們將朝著宇宙和物質(zhì)的更深處進(jìn)發(fā)，或許會(huì)發(fā)現(xiàn)新粒子，為我們揭開籠罩在引力波、暗物質(zhì)等千古謎團(tuán)頭上的面紗。

　　千期萬盼終有時(shí) 引力波激起漣漪

　　2016年2月11日，這個(gè)天文物理學(xué)史上的里程碑日子，美國科學(xué)家宣布第一次直接探測到引力波的存在，驗(yàn)證了百年前愛因斯坦廣義相對論的預(yù)言。就像望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明或太空無線電波的發(fā)現(xiàn)一樣，引力波開啟了宇宙觀測的新時(shí)代。

　　此前，全球科學(xué)家為此興奮、焦慮、努力了多年。2014年3月，包括美國哈佛—史密森中心在內(nèi)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)宣布發(fā)現(xiàn)宇宙原初引力波，猶如一石激起千層浪，科學(xué)家們“喜大普奔”。但2015年1月，這支美國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)和歐洲空間局（ESA）普朗克衛(wèi)星的科學(xué)家正式確認(rèn)，那個(gè)發(fā)現(xiàn)乃是一個(gè)錯(cuò)誤。2015年9月，《科學(xué)》雜志稱，一項(xiàng)由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）的帕克斯望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行了11年的搜索并未發(fā)現(xiàn)引力波。這些科學(xué)上的波折著實(shí)令人抱憾，但對于素有“明知山有虎，偏向虎山行”精神的科學(xué)家來說，這并不能阻擋他們繼續(xù)探索宇宙的步伐。“閉關(guān)”多年的激光干涉引力波天文臺（LIGO）終于在2016年聽到了13億年前兩個(gè)黑洞相撞產(chǎn)生的“巨響”，以及探測到此過程中的引力波。

　　引力波由愛因斯坦于1916年發(fā)表的廣義相對論中提出，被認(rèn)為是時(shí)空在宇宙中的漣漪。理論上說，引力波攜帶有引力輻射?？茖W(xué)家們預(yù)測，中子星、超新星和大爆炸等各種物體都有可能在宇宙間留下引力波的痕跡。它可以幫助科學(xué)家們追溯到宇宙創(chuàng)生之初一段極其短暫的急劇膨脹時(shí)期，即所謂“暴漲”時(shí)期，而宇宙暴漲理論能解釋宇宙大爆炸理論所不能解釋的一些難題。

　　千呼萬喚始出來 新粒子或“現(xiàn)身”

　　粒子物理學(xué)界最重磅的消息，可能會(huì)是世界上最大的粒子加速器——LHC的兩個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一種稍縱即逝的潛在新粒子的線索。

　　英國《自然》雜志網(wǎng)站在2015年12月28日的報(bào)道中指出，歐洲核子研究中心（CERN）的LHC可能找到了一種新的粒子，這種誘人的“可能”讓理論物理學(xué)家趨之若鶩，相關(guān)論文在短短兩周內(nèi)如潮水般涌出，有95篇專門討論這種假想新粒子的研究論文。

　　科學(xué)家們對此提供了諸多解釋，有人認(rèn)為這是一種超對稱粒子（SUSY），也有科學(xué)家認(rèn)為，它很有可能是2012年LHC發(fā)現(xiàn)的希格斯波色子的表親，或者是引力子。

　　加州理工學(xué)院的物理學(xué)家肖恩·卡羅爾1月3日接受美國趣味科學(xué)網(wǎng)站采訪時(shí)說：“將會(huì)有很多實(shí)驗(yàn)性的證據(jù)表明發(fā)現(xiàn)了一種新粒子，其質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的800倍，我們希望厘清相關(guān)信號是否可靠。”

　　迄今為止，科學(xué)家們獲得的證據(jù)都特別基礎(chǔ)，信號的產(chǎn)生緣于隨機(jī)性而非一種真正粒子的幾率約為四分之一。對于門外漢來說，這種結(jié)果可能已經(jīng)很不錯(cuò)了，但物理學(xué)家們尋找的是“5西格瑪”的結(jié)果，也就是說，信號隨機(jī)性的概率僅為350萬分之一，前路漫漫啊!

　　如果確實(shí)存在這種質(zhì)量的神秘粒子在太空游蕩，物理學(xué)家們還不知道它身處何方，也沒有理論來預(yù)測和解釋這一粒子，那么，科學(xué)家們可能會(huì)爭先恐后地投入研究從而填補(bǔ)空白。

　　美國雪城大學(xué)的物理學(xué)家謝爾頓·斯通解釋說，今年，LHC的兩大實(shí)驗(yàn)都將得到10倍于現(xiàn)在的數(shù)據(jù)量，因此，科學(xué)家們將知道這是統(tǒng)計(jì)問題還是新粒子的原因。

　　柳暗花明又一村 暗物質(zhì)望“露真容”

　　科學(xué)家們普遍認(rèn)為，宇宙似乎將大部分物質(zhì)隱藏起來了，宇宙間超過80%的物質(zhì)由一種神秘的物質(zhì)組成，這種物質(zhì)既不發(fā)光，也不吸收光，望遠(yuǎn)鏡很難觀測到她的“倩影”，科學(xué)家們將其稱為 “暗物質(zhì)”。暗物質(zhì)似乎對宇宙間的發(fā)光物體施加了引力拉動(dòng)，導(dǎo)致宇宙沒有分崩離析。

　　暗物質(zhì)這個(gè)名字，由脾氣極其古怪的加州理工學(xué)院天文學(xué)家弗里茲·茲威基在20世紀(jì)30年代創(chuàng)造。盡管迄今為止已經(jīng)有數(shù)以百計(jì)的模型，地球上也已經(jīng)建起十幾個(gè)尋找暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室，美國、歐洲和日本分別發(fā)射了多個(gè)空間探測器尋找暗物質(zhì)的信號，科學(xué)家們大海撈針?biāo)频厝鼍W(wǎng)，但暗物質(zhì)依然懸念重重，沒人知道暗物質(zhì)究竟是“何方神圣”——它由什么組成以及它如何工作。加拿大萊斯布里奇大學(xué)的物理學(xué)家蘇亞·達(dá)斯表示，有科學(xué)家希望，2016年有人能解開這個(gè)謎團(tuán)。

　　很多科學(xué)家認(rèn)為，暗物質(zhì)由弱相互作用重粒子（WIMPS）組成。對于暗物質(zhì)的直接探測實(shí)驗(yàn)一般采用低溫探測器或者惰性液體探測器，設(shè)置于地下深處，地表幾百米甚至幾公里以下，以排除各種可能造成原子核被碰來碰去的背景噪聲，包括從環(huán)境中來的和宇宙中來的各種高能粒子等。

　　今年，很多地下的探測器，包括位于加拿大安大略省薩德伯里的SNOLAB地下實(shí)驗(yàn)室、意大利的大薩索國家實(shí)驗(yàn)室等均打算直接探測暗物質(zhì)粒子。

　　暗物質(zhì)和暗能量的研究是當(dāng)前基礎(chǔ)物理研究最前沿的方向之一，突破性的重要進(jìn)展將極大促進(jìn)我們對物質(zhì)世界的微觀結(jié)構(gòu)以及宇宙演化的理解。

　　莫道前路滿眼灰 俯身耕耘大有為

　　除了上述在物理學(xué)界“聲名赫赫”的謎團(tuán)有可能露出蛛絲馬跡之外，科學(xué)家們或許也將在其他地方有所突破。比如，在LHC內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該也能證實(shí)由目前已知的亞原子粒子組成的奇異粒子，例如全由夸克組成的“五夸克粒子”和“四夸克粒子”等。而且，LHC也有望獲得超對稱理論（每種物質(zhì)粒子都存在相對應(yīng)的反物質(zhì)粒子）的線索。

　　還有另外一些問題也可能會(huì)被厘清。達(dá)斯舉例解釋說，比如，盡管科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)，廣義相對論在相當(dāng)小的尺度起作用，但目前還無法確定廣義相對論是否能跨越很長的距離，也就是說在宇宙尺度上起作用。物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹，很多人認(rèn)為這是因?yàn)榘的芰?，這種神秘的力量與引力相反，會(huì)將物質(zhì)往外推。但另外一種可能性是，在宇宙尺度上，引力崩潰不起作用了。