暗物质粒子寻找难在哪(2)

　　按照理论家的设想，这种WIMP粒子的质量是质子的600到1000倍，不论它们在何处大量积聚，都会因相互碰撞而湮灭，释放出像正负电子和质子之类的普通粒子。这些次生的粒子很容易跟宇宙线与星际尘埃碰撞时产生的粒子混在一起，使我们难以辨认它们究竟来自暗物质还是来自宇宙线。

暗物质粒子是什么粒子？

　　如今，事情是如此激动人心。但当人们试图辨别这种WIMP粒子是什么粒子的时候，却陷入了困境。

　　原来，自20世纪80年代以来，WIMP的首选粒子是“中性微子”——一种理论上假想的稳定粒子。这种粒子，物理学家一开始并不是为了暗物质，而是为了修正粒子物理的标准模型而提出来的。它质量足够大，与普通物质只有弱相互作用，这一切刚好符合暗物质粒子的条件，而最重要的是，它在早期宇宙中的密度刚好可以解释我们今天观察到的暗物质分布。

　　然而，上述几个实验的结果却对暗物质粒子给出了额外的限制条件，而中性微子似乎满足不了这个条件。根据物理学家对中性微子的理解，它们湮灭时产生少量的高能电子和大量的低能电子。可是上述实验观察到的却相反：高能电子比低能电子要多得多。此外，中性微子湮灭按理应该还要产生正反质子，但实验中却没有观察到。这些证据不得不把中性微子排除在外。

　　于是人们现在倾向于另一种暗物质粒子候选者，这种粒子叫“卡鲁扎-克莱因”粒子。它最初是在20世纪30年代提出来的。当时，德国物理学家卡鲁扎和克莱因为了统一引力和电磁力，假想存在空间的额外维度，而卡鲁扎-克莱因粒子就是这一理论的副产品。

　　根据卡鲁扎-克莱因的理论，像电子这类已知的粒子，当它们进入蜷缩的、隐藏起来的空间额外维度时，会以不同的速度运动。在额外维度运动的能量在我们这个世界表现为质量。所以，一个在更高维度运动的电子在我们看来就变成了更重的卡鲁扎-克莱因电子。这些重粒子是短寿命的，会衰变为较轻的粒子，而它衰变的产物正好具有暗物质的性质。