原標題：“失蹤”的普通物質(zhì)如何被發(fā)現(xiàn) 霍金博士論文開放引熱議

　　10月24日，英國著名物理學家霍金將自己24歲時撰寫的博士論文《膨脹宇宙的屬性》（Properties of Expanding Universes）發(fā)布到了劍橋大學的開放獲取數(shù)據(jù)庫，不到24小時就被下載了將近6萬次，甚至一度導致網(wǎng)站崩潰。而就在一個多星期前，雙中子星系統(tǒng)并合引力波被人類首次探測到，這一天文學的偉大發(fā)現(xiàn)贏得了廣泛的關注和贊譽。

　　不僅是霍金的論文和引力波，事實上，現(xiàn)今人類對宇宙的了解很多都和“宇宙大爆炸”理論有關，而宇宙中還有很多人類沒能解開的奧秘。不久前天文學領域的另一發(fā)現(xiàn)同樣不容忽視。《衛(wèi)報》10月12日發(fā)表的一篇題為《天文學家找到宇宙中一半失蹤物質(zhì)》的文章介紹稱，人類首次找到一部分“丟失”的普通物質(zhì)，部分解開了宇宙學中最令人費解的謎題之一。

　　“失蹤”的普通物質(zhì)如何被發(fā)現(xiàn)

　　天文學家認為，宇宙是由普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量組成的。簡單來說，普通物質(zhì)主要是看得見或摸得著的物質(zhì)。從宏觀角度看表現(xiàn)為行星、恒星和星系等，從微觀角度看則表現(xiàn)為各種粒子。目前的科學界普遍認為，普通物質(zhì)由原子組成，而原子由原子核和核外電子組成，而原子核由中子和質(zhì)子組成；中子和質(zhì)子都由三個夸克組成，電子則被認為是不可再分的基本粒子。關于物質(zhì)的基本粒子，弦理論主張：弦更加基本，不同粒子只是弦的不同振動形式的表現(xiàn)。但是，基于弦理論做出的預測都未經(jīng)實驗證實，因而其正確性還有待驗證。

　　《衛(wèi)報》報道中稱，科學家先前對宇宙大爆炸遺留下來的輻射進行測量，根據(jù)測量結果確定了宇宙中物質(zhì)的種類及形式，即普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量三種。最近的空間探測表明，普通物質(zhì)約占總數(shù)的5%，暗物質(zhì)約占25%，暗能量約占70%。然而，科學家計算宇宙中所有可觀測到的物體（恒星、行星和星系等）后發(fā)現(xiàn)，它們似乎只占了普通物質(zhì)總數(shù)的十分之一到五分之一。也就是說，五分之四到十分之九的普通物質(zhì)沒有被觀測到，也即“失蹤了”，這個現(xiàn)象被稱為“重子失蹤問題”（missing baryon problem）, 因為普通物質(zhì)都是由質(zhì)子和中子組成，而重子也是由質(zhì)子和中子構成的。倫敦大學學院的天體物理學教授理查德·艾利斯（Richard·Ellis）對此說道：“人們都同意它們失蹤了，這就提出了一個問題，它們到底在哪里？”

　　此前，天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多縷高溫、呈散射狀的“氣體”，這些“氣體”把宇宙中的星系連接在一起（過去的一般觀點認為星系之間是相互獨立的），但是天文學家不知道那些“氣體”是什么。科學家猜測，這些“氣體”和失蹤的重子存在著某些關聯(lián)，從而推測失蹤的重子可能漂浮在連接星系團的散射氣體絲（gaseous filaments）或薄片（sheets）中。

　　提出猜測之后，科學家們就開始嘗試對此進行驗證，但十分困難。這些氣狀物被稱為暖熱星系際介質(zhì)（Warm-hot intergalactic medium，簡稱Whim），溫度應該在100萬攝氏度左右。在這個溫度下，這些呈絲狀的“氣體”不夠熱，無法釋放出太多的能量，很難用X射線望遠鏡觀測到。但又不夠冷，導致其無法吸收足夠的通過光線。

　　科學家只能另辟蹊徑，首先假設大爆炸中遺留下來的光線經(jīng)過熱氣體時，其中的一些光線與氣體粒子碰撞發(fā)生散射，會在宇宙微波背景中留下暗淡的斑點或輪廓。科學家們使用普朗克衛(wèi)星拍攝的微波背景圖像驗證了這一假設。然后，再利用斯隆數(shù)字巡天所制作的宇宙三維地圖，選取出可能由絲狀物連接的星系。最后，將普朗克圖像組合在每個星系的周圍的區(qū)域，使那些重子鏈能夠被觀測到。