什么是暗物质？普通人对它的直观认识多来自科幻作品。在电影《变形金刚》中，机器人“禁闭”所驾驶的飞船就是由它驱动进行星际航行的。
在刚刚斩获世界科幻文坛最高奖的小说《三体》里，它是太阳系遭受高级外星文明攻击后的隐形残骸。
这些奇幻创作的科学依据就来自人类久寻不得的“暗物质”。全球最深的暗物质探测实验室——中国锦屏地下实验室，地处四川南部地底深处，在那里，一批中国科学家正寻找目前还是理论存在的暗物质，希望觅得被科学界称为“宇宙幽灵”的蛛丝马迹。
全国科普日到来之际，新华社记者来到锦屏地下实验室，带你了解中国的暗物质研究。
科学家：暗物质份额远超人类可看到的物质 如果把21世纪现代物理学和天文学比作“晴朗天空”，暗物质和暗能量则被看作“两朵乌云”，两者难以用现有理论解释。
这不是物理学“天空”第一次出现“乌云”。19世纪末，以牛顿经典力学为基础的经典物理学大厦被认为“已经建成”，仅需“修修补补”。但有两个实验结果与理论预测不相符的问题：黑体辐射和以太漂移，这“两朵乌云”漂浮于当时的物理学“天空”中。
正是这“两朵乌云”，催生了物理学在20世纪初期的两场革命：相对论和量子力学，两者极大改变了人类对宇宙的认识。
旧云方散，新“云”又来。存在于物理学天空的“新乌云”至今仍横亘在研究的“天空”。十多年前，美国国家研究理事会将“什么是暗物质”列为21世纪与宇宙相关的重大前沿科学问题之首。
“暗物质这么被大家‘惦记’，因为它涉及宇宙产生和演化的一些最基本问题。”上海交通大学物理与天文系特别研究员刘江来说。
据悉，科学家曾尝试用力学和光度两种不同的方法测量整个宇宙的质量。令人惊讶的是，两者结果差异巨大。就好像分别用度量准确的杆秤和电子秤称量同一个苹果，结果却出现了数量级差异。
中国“千人计划”专家、上海交通大学鸿文讲席教授季向东将暗物质比喻成宇宙中的“幽灵”。他说，迄今的研究和分析表明，暗物质在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质。“我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。”
在黑暗的地底探寻星空的奥妙 在搜寻暗物质的道路上，目前主要有3种方法：一是利用粒子对撞产生暗物质观察其衰变的产生实验，主力设备是欧洲核子中心的大型强子对撞机。二是基于暗物质湮灭产生反物质的原理在太空进行的湮灭实验。三是测量暗物质散射至液体或固体的散射实验。目前中国锦屏地下实验室的两个实验组均属第三类。
存在于宇宙中的暗物质，为何要到地下探测？
刘江来把暗物质比作宇宙中的“雾霾”，地球则是在“雾霾”中行驶的汽车，“雾霾”中的颗粒撞击汽车就会发出“响声”，实验探测器的任务就是把这种“响声”记录下来。
探测实验的主要困难就是宇宙线以及地球上无处不在的放射性，要尽最大可能排除其对实验本底的干扰。用刘江来的话说，就是“去掉‘汽车和周边环境产生的各种声音’”。
暗物质的“声音”有多小？“就好像听众坐在第一排听音乐会，还要听清30米外一只蚊子的嗡嗡声。”刘江来比喻说。
2010年，这座实验室投入使用，目前有两个中国科学家牵头的实验组进驻，包括上海交通大学牵头组织的PandaX实验和清华大学主导的CDEX实验。
“我们已接近发现暗物质的边缘” 雅砻江，发源于巴颜喀拉山，之后一路向南，直到碰到海拔4200米的锦屏山不得不改变流向，形成一个U形的大河弯。昔日为修建锦屏水电站，一条交通隧道连接U形大河弯的两侧，中国锦屏地下实验室便在这隧道中部，上方是巍巍锦屏山。
乘坐急速电梯下行、穿过层层戒备、瞳孔识别门禁……和记者想象不同，实验室不像美国大片中惯常的入门桥段，从交通隧道入口乘车10分钟左右，便到达实验室入口。如果不是进入隧道前要进行安全检查，很难让人觉察到这里的特殊。
但很快，这个世界顶级的地下实验室便开始展示出它的力量。记者随PandaX实验组进入实验室，进门后换上防尘衣物，没走几步，手机信号随即彻底消失。实验室不大，走过十多米的走廊，便可看到各种管道、仪器和扶梯环绕的实验核心装置，好似一个层层包裹、白白胖胖的大胶囊。
据了解，PandaX采用液氙技术，即将氙气制冷至零下100摄氏度，当暗物质跟氙原子发生碰撞时，氙原子就会发光，同时也会产生自由电子。科学家的工作就是想办法把这些微弱的光和几个自由电子探测出来，同时确认这些信号不是由其他原因引起的。而之所以选用液氙这种介质，因为与元素周期表中其他元素相比，选用它能增加与暗物质粒子相撞的机会。
尽管每前进一步都很艰难，但过去五年里，我国在暗物质暗能量研究领域依然取得了跨越式发展。
2014年，CDEX实验组得到了目前该类探测器在国际上最灵敏的实验结果，进一步缩小了暗物质可能存在的区域。PandaX实验组也于同年公布了一期实验获得的首批数据，对以往国际上所有发现的疑似轻质量暗物质信号提出了质疑。
暗物质的探测实验已经在多个国家的地下实验室中开展了近20年，技术也日趋成熟。目前PandaX实验二期扩建接近完成，核心区液氙规模进一步扩大。季向东表示，随着灵敏度的提升，中国人有望率先找到理论预言的暗物质粒子。
“我们已接近发现暗物质的边缘，我们想要证明，世界前沿科学之首的问题，由中国人给出答案。”他说。据新华社
