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暗物质很稀薄，然而它偶尔会与同类型的粒子或者它的反粒子发生湮灭。虽然这件事的发生次数没有多到可以显著影响整体的密度，但是它也许可以多到足够产生一个可测量的信号。这是因为当暗物质粒子湮灭时，会产生新的粒子，并带走它们的能量。根据性质，暗物质湮灭时，有时会产生标准模型粒子与反粒子，如电子与正电子，或一对光子，并且可以被检测到。天体物理探测器测量粒子或光子也许可以看到这些湮灭的迹象。
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搜寻暗物质的湮灭而给出标准模型产物的装置，最初却不是为此目标设计的。它们是在外太空中或者在地面上的望远镜或者探测器，用来探测光或者粒子，使得我们可以更好地理解太空中有什么。通过观测从恒星与星系以及处在它们之间的奇异物体发射出的物质类型，天文学家可以了解这些天体的化学组成，并推断恒星的本质。
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哲学家奥古斯特·孔德（Auguste Comte）于1835年错误地评论，“我们永无可能用任何方法查考恒星的化学组成”，他认为恒星已经超出了人类可以获得认知的范围。然而在他说了这些话的不久以后，对太阳光谱的发现和诠释（光线的发射和吸收）告诉了我们太阳的组成，证明了他的话完全错误。
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当今天的实验致力于分析其他天体的组成时，它们继续着这样的任务。现今的望远镜灵敏度很高，每过几个月，我们对宇宙中存在的东西就了解得更多一些。
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在对暗物质的搜寻中幸运的是，这些已经展开的实验中光和粒子的观测也许已经昭示了暗物质的本质。因为宇宙中的反粒子相对很稀少，光子能量的分布可以展示不同的以及专门的性质，例如探测也许最终可以与暗物质相关联。粒子的空间分布也可能帮助我们从普通天文物理的背景中区分出湮灭的产物。
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在纳米比亚的高能立体望远镜系统（High Energy Stereoscopic System, HESS），与在美国亚利桑那州的超高能辐射成像望远镜阵列系统（Very Energetic Radiation Imaging Telescopic Array System, VERITAS）都是地面上的大型望远镜阵列系统，它们的目标都是寻找来自星系中心的高能光子。下一代超高能γ射线天文台——切伦科夫望远镜阵列（Cherenkov Telescope Array, CTA）将有更高的灵敏度。另一方面，费米γ射线空间望远镜（Fermi Gamma-ray Space Telescope）安装在距离地面550公里的卫星上，该卫星于2008年底发射，每95分钟绕地球运行一周。地面上的光子探测器的优点是，它们具有巨大的采集信号区域；而费米卫星上的精密仪器则有更好的能量分辨率和更直接的信息，它们对低能光子很敏感，并且它们有200倍的视野。
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这其中任何一种实验都可以看到从湮灭的暗物质中发出的光子，或者从暗物质湮灭产生的电子与正电子所产生的辐射。如果我们看到了两者之一，那么我们已然对暗物质的身份和性质有了更多了解。
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其他探测器主要找寻电子的反粒子正电子。物理学家在意大利主导建设的卫星实验PAMELA中已经报道了他们的发现，而他们没有找到预测中的任何东西（PAMELA的结果见图21-3）。这个实验的全称是绕口的“负载为反物质探测和轻核天体物理载荷”（Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics, PAMELA）。我们还不知道PAMELA超载的事件是出于暗物质，还是出于诸如脉冲星（pulsar）等天文物体的错误估计。但无论如何，此结果引起了天文物理学家和粒子物理学家的关注。
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图21-3 PAMELA实验得出的数据显示，实验数据（十字形线）与理论预测（点线）非常不一致。
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暗物质也能湮灭成质子与反质子。事实上，许多模型预言，如果暗物质粒子的确相互碰面以及发生湮灭，那么这也是最常发生的情形。然而，大量源于其他已知天文过程的反质子在星系里面飘荡，可能会掩盖暗物质的信号。我们也许仍然有机会通过反氘核（antideuterons）——反质子与反中子的弱束缚态，来发现暗物质，它们可能在暗物质湮灭时形成。位于国际空间站上面的α磁谱仪（Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02），以及专用卫星实验，例如通用型反粒子谱仪（General Antiparticle Spectrometer, GAPS），也许最终可以发现这些反氘核，进而发现暗物质。
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最终，不带电的中微子只能通过弱相互作用来与其他粒子作用，它也可能是暗物质间接测量的关键。暗物质可能被困在太阳或者地球的中心。在这种情况下可以从中逃逸的唯一信号会是中微子，因为与其他粒子不同，中微子在逃逸时不会由于相互作用而被截停。名为AMANDA、IceCube、ANTARES的探测器都在找寻这些高能中微子。
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如果上述任何一种信号被观测到（或者即使它们都没有观测到），我们都将对暗物质的相互作用及其质量增加一些了解。同时，物理学家已经根据从各种可能的暗物质模型的预测，哪些信号值得期待。当然，我们会问，任何现有的测量意味着什么。暗物质的测量非常具有挑战性，因为它的相互作用如此微弱。我们希望，由于目前正在运行的许多不同类型的暗物质实验，暗物质可能在不远的将来被探测到，并且大型强子对撞机与其他实验的结果，将对宇宙中有什么以及它们如何配合在一起，提供一个更好的理解。
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本书对人类智力如何探索大至宇宙极致、小至物质结构做了一些展示。在这两个方向的追求中，已故的哈佛大学教授西德尼·科尔曼（Sidney Coleman）是公认的最聪明的物理学家之一。学生们听到的故事是：当西德尼博士毕业后申请博士后资助时，除了理查德·费曼的推荐信，几乎所有推荐信都将他描述成“他们所认识的最聪明的物理学家”。费曼将西德尼评价为“最好的物理学家”（显然费曼没有将自己考虑进去）。
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在庆祝西德尼60岁生日的聚会上，许多同时代的著名物理学家都作了演讲。哈沃德·乔吉是西德尼在哈佛大学的老同事，也是同时代著名的粒子物理学家，他很惊喜地观察到，参会的优秀理论物理学家的报告如此出色，而且思考方法千差万别。
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乔吉的判断很对。每一个演讲者都有一种特殊的探索科学的方法，而且都已经通过他自己（的确他们都是男性）独特的技能取得了显著的成果。一些是可视化的，一些是有数学天赋的，还有一些是具有兼收并蓄的惊人能力。“自上而下”与“自下而上”的品味都于其中有所展示，从对物质内部强相互作用力的理解到由弦理论推导出来的数学，各行各业都取得了成功。
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伟大诗人普希金说得对，他曾经写道：“几何中所需要的灵感，不亚于诗歌中所需要的灵感。”创造力对于粒子物理学、宇宙学、数学以及任何其他科学领域来说，都至关重要，以至于对更受广泛认同的获益者——艺术和人文学科也是一样。科学体现了额外的丰富内涵，足以激发那些发生在特定条件中的创造性努力。涉及的灵感和想象隐没在逻辑规条之中，很容易被忽视。然而，数学与技术本身就是由如下两种人发现和创造的：一类人是，在归纳理念方面具有创造性思维的人；另一类人是，偶然发现了某个有趣的结果，且能以开创性的敏锐意识到其价值的人。