GPS衛(wèi)星在航海等交通運輸中發(fā)揮了關(guān)鍵性的導(dǎo)航作用，研究人員現(xiàn)在考慮將GPS導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用到對未知目標的探索之中，他們設(shè)想了用GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)尋找神秘的暗物質(zhì)蹤跡。天體物理學(xué)家相信，暗物質(zhì)隱藏在“黑暗角落”，遍布于無限廣闊的宇宙空間，正是暗物質(zhì)體系支撐了龐大的宇宙星系結(jié)構(gòu)，暗物質(zhì)構(gòu)成了可見物質(zhì)體系背后的“鋼鐵骨架”。

宇宙物理學(xué)家估算，暗物質(zhì)數(shù)量幾乎相當于可見物質(zhì)數(shù)量的六倍，經(jīng)過十多年的艱難搜索，科學(xué)家到目前為止收獲甚微，沒有找到暗物質(zhì)活動的直接證據(jù)。在間接觀測的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的證據(jù)，暗物質(zhì)對星系和其它天體施加了引力作用。離開暗物質(zhì)額外引力作用的宇宙星系是不可想象的，聚集成團的星系結(jié)構(gòu)不可能構(gòu)造成“鋼鐵長城”。

目前，物理學(xué)家不知道暗物質(zhì)的基本構(gòu)成，有些物理學(xué)家推測，暗物質(zhì)由不可見的物質(zhì)粒子構(gòu)成，暗物質(zhì)與可見物質(zhì)粒子幾乎不發(fā)生任何作用，暗物質(zhì)因此可不見、難以探測。位于里諾的內(nèi)華達大學(xué)的物理學(xué)教授安德烈·德列維恩科和位于不列顛哥倫比亞的維克多利亞大學(xué)的物理學(xué)和天文學(xué)教授馬克西姆·帕斯伯洛夫在暗物質(zhì)的研究領(lǐng)域有了新的思路，共同合作的兩位研究員認為，暗物質(zhì)不是完全由粒子構(gòu)成的。暗物質(zhì)研究耗費了大量經(jīng)費，暗物質(zhì)實驗以搜索暗物質(zhì)粒子為目標導(dǎo)向，經(jīng)常遭遇“竹籃打水一場空”的情形。

兩位物理學(xué)家假設(shè)，暗物質(zhì)可能與某種“拓撲缺陷”有關(guān)，拓撲缺陷與物質(zhì)粒子無關(guān)，它是時空纖維結(jié)構(gòu)的裂縫，而“時空裂縫”可能得到修復(fù)，移動的暗物質(zhì)團塊可能干擾了GPS衛(wèi)星和原子鐘的運行。如何搜索理論推測的暗物質(zhì)裂隙和團塊，兩位科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)了一支科學(xué)家團隊，他們使用了位于里諾的大地測量實驗室收集的GPS數(shù)據(jù)，大地測量實驗室的功能十分強大，在世界12000多個GPS站點收集數(shù)據(jù)，科學(xué)團隊特別關(guān)注為導(dǎo)航服務(wù)使用的原子鐘和GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

GPS衛(wèi)星飛行在地球軌道，在地面的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置了同步時鐘，假定有暗物質(zhì)團塊的移動，它們對天上和地下的兩個原子鐘產(chǎn)生了干擾。兩個原子鐘在暗物質(zhì)的干擾下失去了時間的同步性，反之，當兩個原子鐘失去了時間同步性時，可以判斷暗物質(zhì)的“飄過”或帶有拓撲缺陷的“暗物質(zhì)”經(jīng)過?？茖W(xué)團隊設(shè)想了用GPS衛(wèi)星群搭建世界上最大的暗物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)探測器。無需太多移動的暗物質(zhì)團塊，原子鐘“去同步效應(yīng)”達到了略大于十億分之一秒的效果即可。

假設(shè)的暗物質(zhì)團塊以不同的速度在太空穿越，但以不同速度在太空移動的其它物理現(xiàn)象也可能引起相似的去同步效應(yīng)，比如：太陽耀斑，團隊成員需要剔除其它物理因素帶來的干擾，不同物體的移動速度會引起兩個原子鐘不同的去同步效應(yīng)。位于俄亥俄州克利夫蘭的凱斯西儲大學(xué)的物理學(xué)和天文學(xué)教授格倫·斯塔克曼不是科學(xué)團隊的成員，他表示有必要在標準模型的范圍搜索暗物質(zhì)的痕跡，標準模型是粒子物理學(xué)的主流理論，指明了宇宙行為的法則和應(yīng)有狀態(tài)，科學(xué)家首先考慮了對暗物質(zhì)粒子的搜索，而不是把對暗物質(zhì)團塊的搜索放在首位。

以標準模型理論為依據(jù)開展的暗物質(zhì)粒子搜索多數(shù)以失敗告終，國際科學(xué)家通過地下粒子探測器進行搜索，在歐洲大型強子對撞機（LHC）的實驗中似乎出現(xiàn)了暗物質(zhì)痕跡，LHC實驗項目的科學(xué)家初步發(fā)現(xiàn)了躲躲閃閃的希格斯粒子，但暗物質(zhì)粒子始終在科學(xué)家的視野之外。位于伊利諾伊州的費爾米加速器實驗室的研究人員丹·胡珀解釋說，使用GPS技術(shù)搜索暗物質(zhì)團塊，這是一種不同尋常的構(gòu)想，替代了暗物質(zhì)由什么構(gòu)成的研究思路。未來的幾年，各國物理學(xué)家很難發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子的蹤跡，有必要尋求其它的物理思路和搜索方法。

（編譯：2014-12-3）