2013年3月，CERN的研究人員創(chuàng)造了歷史，他們找到了希格斯玻色子！盡管希格斯玻色子的存在半個(gè)世紀(jì)前就已經(jīng)被預(yù)言，粒子物理學(xué)家?guī)资陙?lái)一直把尋找它的存在作為首要任務(wù)。正因?yàn)檫@一個(gè)粒子的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家才完全的證實(shí)了粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。而今天要講的事情，跟上述一樣，不過(guò)對(duì)象是宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。

我們從現(xiàn)今的宇宙模型中知道，宇宙是由70%的暗能量，25%的暗物質(zhì)以及5%的“普通”物質(zhì)組成的。這些普通物質(zhì)正是我們今天看到的一切。但是，當(dāng)我們把所有普通物質(zhì)（包括恒星、星系和氫氣）加起來(lái)的時(shí)候，天文學(xué)家只得到了普通物質(zhì)大約一半的物質(zhì)，其它的無(wú)法被直接探測(cè)到，而這些就被稱(chēng)為“缺失的物質(zhì)”。這就意味著，如果我們找不到這些缺失的物質(zhì)，我們就無(wú)法肯定的說(shuō)現(xiàn)在的宇宙模型是正確的?，F(xiàn)在科學(xué)家終于找到證據(jù)！這全得感謝來(lái)自聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）團(tuán)隊(duì)的努力。

故事開(kāi)始于2015年4月18日，在澳大利亞CSIRO的帕克斯天文臺(tái)從深空中探測(cè)到了快速射線(xiàn)暴（FRB）。FRB非常明亮，并且爆發(fā)只維持幾微秒的時(shí)間。天文學(xué)家對(duì)它的起源還無(wú)法肯定，它們也極其難被探測(cè)到，目前只探測(cè)到16次這樣的事件。

此次的發(fā)現(xiàn)立刻引起了國(guó)際同行的注意，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，全世界的幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡都在尋找該信號(hào)。CSIRO的團(tuán)隊(duì)立即就開(kāi)始繼續(xù)追蹤該信號(hào)，在帕克斯北部的保羅懷爾德天文臺(tái)的ATCA也開(kāi)始尋找該信號(hào)。加上日本國(guó)立天文臺(tái)（NAOJ）在夏威夷的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡的協(xié)助下，他們終于可以定位到該信號(hào)的來(lái)源。CSIRO團(tuán)隊(duì)把結(jié)果發(fā)表在了《自然》上，他們最后定位該FRB來(lái)源于一個(gè)距離地球60億光年的橢圓星系。如下視頻顯示了三個(gè)不同地點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡分別探測(cè)到該事件的發(fā)生：

這是一個(gè)歷史性的成就，因?yàn)樵谶^(guò)去，定位FRBs的來(lái)源是不可能的。不僅僅是因?yàn)榭焖偕渚€(xiàn)爆持續(xù)的時(shí)間只有幾毫秒，也因?yàn)镕RB不同波長(zhǎng)的信號(hào)在空間中傳播會(huì)因散開(kāi)而變得模糊，這一模糊效應(yīng)被稱(chēng)為色散延遲效應(yīng)。在過(guò)去，該團(tuán)隊(duì)就探測(cè)到過(guò)FRBs，但僅僅只能夠測(cè)量其色散效應(yīng)，但從來(lái)無(wú)法測(cè)量該信號(hào)的紅移。

不同顏色代表不同波長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電波。波長(zhǎng)最長(zhǎng)的（紅色）比波長(zhǎng)最短的（藍(lán)色）延遲幾秒到達(dá)地球。這樣的延遲被稱(chēng)為色散延遲效應(yīng)。（? Jingchuan Yu）

紅移效應(yīng)是由于一個(gè)物體以極快的速度遠(yuǎn)離我們而造成的。過(guò)去的幾十年，科學(xué)家利用紅移來(lái)確定其它的星系以多快的速度遠(yuǎn)離我們，因此可以推算出宇宙的膨脹率?；陉男菆F(tuán)望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)數(shù)據(jù)，CSIRO團(tuán)隊(duì)就可以同時(shí)從FRBs信號(hào)中測(cè)得色散和紅移。

該圖（左）顯示了帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)。右邊是放大了的區(qū)域，顯示了信號(hào)的來(lái)源。在右下的圖片是昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡拍攝的FRB星系——成階層的橢圓區(qū)域。（? D.Kaplan & E. F. Keane）

正如該論文中寫(xiě)道，該信息的直接產(chǎn)物是對(duì)“在星際介質(zhì)中電離重子的宇宙密度的直接測(cè)量”。這不僅是對(duì)該信號(hào)來(lái)源的定位，更是對(duì)宇宙中物質(zhì)分布的直接測(cè)量。過(guò)于CSIRO團(tuán)隊(duì)只有色散的數(shù)據(jù)，但是現(xiàn)在我們已經(jīng)知道該信號(hào)來(lái)源的位置，該團(tuán)隊(duì)就可以測(cè)量出在信號(hào)的起源和地球之間的物質(zhì)密度到底是多少，然后該團(tuán)隊(duì)就可以拿該數(shù)據(jù)與宇宙模型的物質(zhì)分布進(jìn)行比較。這就讓我們可以為宇宙“稱(chēng)重”，至少是為宇宙所包含的普通物質(zhì)稱(chēng)重。這樣，我們就找到了“缺失的物質(zhì)”，這是宇宙模型的一次勝利，盡管科學(xué)家對(duì)其余的95%仍然未知。

該圖顯示了FRB到達(dá)時(shí)間延遲的增加和頻率之間的關(guān)系。信號(hào)的延遲是因?yàn)镕RB在穿過(guò)地球與來(lái)源星系間的物質(zhì)引起的。（? E.F. Keane）

剛才我們已經(jīng)提到過(guò)，F(xiàn)RB是極難被探測(cè)到的，至今只發(fā)現(xiàn)過(guò)16次，而這些都是在信號(hào)被探測(cè)到后經(jīng)過(guò)數(shù)月甚至是年的時(shí)間篩選數(shù)據(jù)才發(fā)現(xiàn)的，這樣長(zhǎng)時(shí)間的分析就導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)觀測(cè)。為了解決這樣的問(wèn)題，Keane博士和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一個(gè)全新的系統(tǒng)來(lái)探測(cè)FRBs。

這是預(yù)計(jì)SKA在非洲完工后的樣子。（? Skatelescope.org）

這樣的一個(gè)新系統(tǒng)被稱(chēng)為“平方千米陣列”（SKA），是一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)一些協(xié)作構(gòu)建的全世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡。SKA擁有著極高的靈敏度、解析度和寬視場(chǎng)。我們可以期待SKA將會(huì)追蹤到更多的FRBs事件和發(fā)射它們的星系。除了可以提供更多關(guān)于宇宙物質(zhì)分布的測(cè)量外，SKA也擔(dān)任著尋找暗能量的重任。

這的確是值得興奮的事情，我們正在一步步的剝開(kāi)宇宙的層層面紗。不久前我們才探測(cè)到廣義相對(duì)論的最后一項(xiàng)預(yù)言——引力波的存在，現(xiàn)在我們又確認(rèn)了當(dāng)前的宇宙模型，一次次的勝利讓我們擁有足夠的勇氣和信心，在追求真理之路永不停歇。