前言

人类借助于各种波段的电磁波，从极其短波长X射线、紫外线，到可见光，再到无线电波来观察和认识宇宙。然而，有一些物质既不发射任何波段的电磁波，也不与这些电磁波发生作用。这些用任何波段电磁波都“看”不见而又暗藏在宇宙中的物质，称为暗物质。

大约在80年前，费里茨·兹威基惊奇地发现，大型星系团内的星系具有极高而又难以理解的运动速度，单靠我们观测到的星系团的引力作用根本不可能束缚住这些星系在星系团内的高速运动，除非在星系团中还有“看不见”的物质产生强大引力。此后，天文学家依据螺旋星系旋转速度的测量、引力透镜的观测、大尺度宇宙结构形状以及微波背景辐射等研究中的“奇特”现象，大胆地猜想，宇宙中可能暗藏有大量“看不见”却又能通过引力作用而被感知的暗物质，而且占的比例很大（据计算约占整个宇宙物质总量的85%）。

暗物质到底是什么？它为什么那么诡异？它暗藏在宇宙中什么地方？它在宇宙的形成和演化中扮演什么角色？是暗物质天体还是暗物质粒子？它们是否是我们已经知道的基本粒子，还是未曾发现的粒子？这些问题都对目前人们已经构造的天体理论和基本粒子模型理论提出严重挑战。

暗物质的侦测与研究具有跨学科的重大科学意义，它关系到我们对微观基本粒子和宏观宇宙的构成、宇宙的演化以及基本相互作用的认知，是从微观到宏观直至宇观的重大前沿课题。

然而，到目前为止，暗物质还只是基于天文宇宙观察到的引力效应推测出来的大胆猜想，并没有真正直接实验侦测到它的存在。要想真正侦测到“看不见”的暗物质，即找到暗物质与普通物质之间所有的相互作用关系，就必须发展新的探测原理和新的探测技术，就必须在物理概念和理论上有所突破。

本书在介绍暗物质的来由、宇宙中隐藏有暗物质的依据、侦测和研究暗物质的科学意义的基础上，着重描述侦测诡异暗物质粒子的实验方略，探测暗物质的基本原理和技术，前赴后继的侦测活动和所采用的庞大而又复杂的探测装置或设备，实验探测研究的进展、最新研究状况以及未来的前景，并特别介绍了在我国锦屏大山中建设的世界上最深的地下实验室——中国锦屏地下实验室和我国正在进行的暗物质探测研究。

这是一本通俗科普读物，没有过多的理论或定量的说明，也没有数学推导或分析表达式，采用了尽量多的图表或照片，以便于一般读者的阅读。希望这本读物有助于读者对暗物质的基本概念略有理解，增加对侦测暗物质的真正含义、实验方法和重大意义的认识，并能概括了解国内外侦测暗物质的实验研究现状和未来发展前景。

2016年5月