宇宙的幽灵：探索暗物质的前世今生(7)

我们既讲了大尺度的宇宙演化，又讲了小尺度粒子的构成和特征，我们把这两样东西摆在一起，看一看情况是怎么样的。要成为一个暗物质，粒子必须满足三个最基本的条件，一个是粒子必须要比较暗，没有电磁相互作用，否则就能找到它，它要比较稳，因为宇宙的年龄很长，所以比较稳定才可以。粒子要比较冷，要形成结构，如果跑的太快，就不能形成结构。

这样三条最基本的特性，你会发现没有一个我们所知道的粒子满足这三个条件，在历史上最有可能成为暗物质的侯选粒子是中微子，只有弱相互作用，也是稳定的，但是质量太小，而且“温度”太高了。这是一件非常有意思的事情，我们在宇宙学里面，我们就知道暗物质需要存在，但是在基本粒子标准模型里面，没有暗物质的侯选粒子。这样问题就比较严重，在我看来这两个模型都是作为人类文明最高成就的模型，但是它们是不自洽的，所以非常有意义， 是一个重大的问题，因为你有两个很成功的理论，你把它放在一起，它们是不自洽的，对我们来说特别是年轻的学生来说，这是一个很好的机会。

要解决这个问题，我们怎么办？作为一个理论家，其实很简单，你就加一个新的粒子，来假定粒子就是暗物质粒子，你看一下它跟我们所知道的粒子可能会有什么样的相互作用。肯定有引力的作用，因为牛顿万有引力告诉我们，只要有质量就有引力，不可以有电子相互作用，因为暗物质是比较暗的，你看不到它，不可以有强相互作用。也许还可能有弱相互作用，因为这个想法最初在70年代的时候，实验的限制还不是很强，大家认为它可以有弱相互作用。
这个理论就叫做弱相互作用质量粒子理论，你加了一个有质量的粒子，带的弱相互作用，这就是所谓弱相互作用粒子。这个理论统治了物理学界接近了30年-40年。为什么大家对这个理论特别感兴趣，原因是这样的，因为它携带弱相互作用，所以原则上我们可以把这个粒子在实验室中找到。