派生質(zhì)粒

派生質(zhì)粒即為有相關(guān)質(zhì)粒所構(gòu)建衍生出來的具有更強(qiáng)表達(dá)能力的一類質(zhì)粒載體，一般用到比較多的有：pSV2及其派生的質(zhì)粒載體、pRSV及其派生的質(zhì)粒載體

派生質(zhì)?；拘畔?/h3>

中文名 派生質(zhì)粒 外文名 The derived plasmid
定????義 相關(guān)質(zhì)粒的衍生質(zhì)粒 特????點(diǎn) 具有更強(qiáng)表達(dá)能力等
舉????例 pSV2及其派生的質(zhì)粒載體等 本????質(zhì) 質(zhì)粒載體

在發(fā)展出了上述這些以SV40啟動(dòng)子為基礎(chǔ)的表達(dá)載體之后，科學(xué)工作者又發(fā)現(xiàn)在某些哺乳動(dòng)物的細(xì)胞中，勞斯肉瘤病毒(Rous sarcoma virus，RSV)啟動(dòng)子比SV40的具有更強(qiáng)的表達(dá)能力。RSV是一種單鏈RNA反轉(zhuǎn)錄病毒，它是經(jīng)由雙鏈DNA形式整合到寄主染色體上。RSV的啟動(dòng)子便是位于此種原病毒的長(zhǎng)末端重復(fù)序列(LTR)中。現(xiàn)已分離到含有RSV啟動(dòng)子的長(zhǎng)度為524bp的DNA片段。用此片段取代pSV2質(zhì)粒載體中的Pvu Ⅱ—Hind Ⅲ(SV40啟動(dòng)子)區(qū)段，便構(gòu)成了哺乳動(dòng)物細(xì)胞的另一類表達(dá)質(zhì)粒，即pRSV質(zhì)粒載體系列，包括pRSV—gpt及pRSV—neo等(圖2)?？赡苁怯捎谠趶?qiáng)啟動(dòng)子作用之下，這類質(zhì)粒載體上的選擇標(biāo)記基因獲得了更加有效的表達(dá)。因此應(yīng)用此類質(zhì)粒載體，顯然可以得到相對(duì)較高的DNA轉(zhuǎn)染效率 。

派生質(zhì)粒造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢價(jià)
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
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（除稅）		 行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
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信息價(jià)		 含稅
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材料名稱 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
（元）		 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)地區(qū) 最新報(bào)價(jià)時(shí)間
輕質(zhì)粒隔音砂漿 輕質(zhì)|300m3 1 查看價(jià)格 廣西固高建筑材料有限公司 廣西  南寧市 2022-09-19
派生系列屏蔽連接電纜 300/300V RVVP 4×1.5+1×1|5070100m 1 查看價(jià)格 廣州番禺五羊電纜廠有限公司 廣東  廣州市 2015-11-25
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質(zhì)粒DNA是微生物細(xì)胞中分子量比染色體DNA小得多的共價(jià)、閉合、環(huán)狀雙鏈DNA分子(個(gè)別除外，如酵母自殺質(zhì)粒是RNA)，是一種存在于染色體外的能自主復(fù)制的遺傳因子，質(zhì)粒通常帶有與細(xì)胞的主要代謝活動(dòng)無關(guān)的一些基因，例如抗生素抗性基因、產(chǎn)生細(xì)菌素的基因、糖類分解代謝的基因和誘發(fā)腫瘤的基因等等。由于質(zhì)粒的存在，宿主細(xì)胞往往被賦予新的表型，當(dāng)把一個(gè)含抗藥性基因的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細(xì)胞之后．原來無抗藥能力的細(xì)菌則表現(xiàn)出抗藥新表型。

質(zhì)粒的生物學(xué)性質(zhì)：

(1)質(zhì)粒的復(fù)制具備復(fù)制起點(diǎn)(原點(diǎn))是DNA分子在宿主細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制的一個(gè)必要條件。根據(jù)復(fù)制控制類型的不同，質(zhì)粒分為嚴(yán)緊型質(zhì)粒與松弛型質(zhì)粒，前者受宿主細(xì)胞復(fù)制作用的嚴(yán)格控制，因此，每個(gè)細(xì)胞中只含有一至幾個(gè)拷貝；而后者則受宿主細(xì)胞的控制不嚴(yán)，它們?cè)诿總€(gè)細(xì)胞中的數(shù)目可達(dá)10—500個(gè)拷貝，當(dāng)用氯霉素抑制細(xì)胞蛋白質(zhì)合成時(shí)，質(zhì)粒拷貝數(shù)可擴(kuò)增至數(shù)千個(gè)?，F(xiàn)在使用的質(zhì)粒載體絕大多數(shù)都是松弛型質(zhì)粒。

(2)質(zhì)粒不相容性質(zhì)粒不相容性(incompatibility)指在沒有選擇壓力的條件下，兩種親源關(guān)系密切的質(zhì)粒不能共存于同一宿主細(xì)胞中的現(xiàn)象。原因是它們的復(fù)制子相同，所用的復(fù)制系統(tǒng)也相同，故在復(fù)制和分配到子細(xì)胞的過程中互相競(jìng)爭(zhēng)。細(xì)菌生長(zhǎng)幾個(gè)世代后，量少的質(zhì)粒就完全消失。至今已發(fā)現(xiàn)30個(gè)以上的不相容組，只有屬于不同不相容組中的質(zhì)粒才能共同存在于同一個(gè)宿主細(xì)胞中 。

(3)選擇標(biāo)記 當(dāng)質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞時(shí)，只有極少部分宿主細(xì)胞接受了DNA，所以需要利用質(zhì)粒編碼的選擇標(biāo)己將轉(zhuǎn)化成功的宿主細(xì)胞(陽性克隆)從大量的宿主細(xì)胞巾篩選出來。

質(zhì)粒最常用的選擇標(biāo)記是抗生素抗性基因，這些抗性主要包括氨芐西林(Amp或Ap)、四環(huán)素(Tet)、氯霉素(Cm)、卡那霉素(Kan或Km)和新霉素(Neo)等，例如，對(duì)氨芐西林有抗性的質(zhì)粒，一般寫作Ampt；而對(duì)該藥敏感的質(zhì)粒則寫作Amps。

含有氨芐西林抗性質(zhì)粒的細(xì)菌之所以對(duì)氨芐西林產(chǎn)生抗性是由于氨芐西林抗性基因的編碼產(chǎn)物是β一內(nèi)酰胺酶，該酶存在于細(xì)菌的細(xì)胞膜與細(xì)胞壁之間，可將細(xì)菌周圍的氨芐西林降解，從而使細(xì)菌生存下來、值得注意的是：抗生素抗性基因必須完整，才能表達(dá)出有活性的酶去破壞抗生素而使宿主菌表現(xiàn)出抗藥性，如果把抗性基因切斷、分開或改變，如在其中插入一段外源基因，則抗性基因便無法表達(dá)出有功能的酶而使抗生素失活，這種現(xiàn)象就叫做插入失活。利用插入失活可使細(xì)菌由耐藥變?yōu)槊舾械奶攸c(diǎn)，可以對(duì)質(zhì)粒是否插入了外源基因進(jìn)行快速篩選 。

大腸桿菌的Eco—gpt基因已經(jīng)被克隆出來，并插入到各種不同的載體上，例如SV40晚期取代載體pSV2，構(gòu)成新的重組質(zhì)粒載體pSV2一gpt，使其置于SV40啟動(dòng)子的控制之下進(jìn)行表達(dá)，因此有些作者也叫這種質(zhì)粒載體為表達(dá)載體(圖1)。猿猴細(xì)胞在感染上了這種質(zhì)粒載體之后，便獲得了表達(dá)Eco—gpt基因的能力，而且依據(jù)其對(duì)次黃嘌呤抑制作用的不敏感性和電泳遷移率的差別，就可以把這種外源的Eco—gpt表達(dá)產(chǎn)物，同內(nèi)源的哺乳動(dòng)物之HGPRT區(qū)別開來。

pSV2是在DNA腫瘤病毒SV40的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種新型的質(zhì)粒載體家族。它是由從SV40早期轉(zhuǎn)錄單位派生出來的一種表達(dá)盒(expression cassette)，插入在pBR322質(zhì)粒DNA上重組形成的。這個(gè)表達(dá)盒共有三個(gè)組件。第一個(gè)組件是Pvu Ⅱ—Hind Ⅲ區(qū)段，它含有SV40早期轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，但沒有轉(zhuǎn)譯起始密碼子ATG。這個(gè)組件的功能是啟動(dòng)插入在它的下游的外源基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄；第二個(gè)組件是含有66bp長(zhǎng)的小t蛋白質(zhì)間隔子的DNA區(qū)段，其作用在于為異源的轉(zhuǎn)錄本提供一種剪輯給體及受體的位點(diǎn)；第三個(gè)組件是含有轉(zhuǎn)錄終止區(qū)及多聚腺苷酸化位點(diǎn)的DNA區(qū)段，起到終止轉(zhuǎn)錄反應(yīng)和poly(A)加尾的功效。

pSV2質(zhì)粒載體中另一種重要組成部分是pBR322質(zhì)粒的DNA序列，包括一個(gè)原核的復(fù)制起點(diǎn)，和一個(gè)氨芐青霉素抗性(Ampt)選擇標(biāo)記。

外源的選擇標(biāo)記基因Eco—gpt，以及neo和dhfr，以保持正確讀碼結(jié)構(gòu)的Hind Ⅲ—Bgl Ⅱ片段形式，定向插入到pSV2質(zhì)粒載體的Hind Ⅲ和MboI克隆位點(diǎn)上(Bgl Ⅱ和MboI為同尾酶)，由此便產(chǎn)生出pSV2一gpt、pSV2一neo和pSV2一dhfr三種不同的質(zhì)粒載體，其中大T間隔子序列被破壞掉了(圖1)。這些質(zhì)粒載體在哺乳動(dòng)物基因工程中有著十分廣泛的用途，為克隆的異源基因提供了便利的檢測(cè)、選擇及表達(dá)的手段 。

派生質(zhì)粒常見問題

派生質(zhì)粒文獻(xiàn)

收益法房地產(chǎn)估價(jià)的派生方法研究 收益法房地產(chǎn)估價(jià)的派生方法研究

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收益法是收益還原法的簡(jiǎn)稱,這種估價(jià)方法以效用價(jià)值論和地租理論為理論依據(jù),是房地產(chǎn)估價(jià)基本方法之一,主要用于有收益性的房地產(chǎn)價(jià)格評(píng)估。其計(jì)算原理是運(yùn)用適當(dāng)

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1SG及其派生系列單級(jí)離心泵 1SG及其派生系列單級(jí)離心泵

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?但目前技術(shù)上存在瓶頸:現(xiàn)有暗物質(zhì)探測(cè)器仍然最善于擇撿出正常物質(zhì)的粒子，而要檢測(cè)暗物質(zhì)粒子則困難許多。暗物質(zhì)粒子全稱微相互作用有質(zhì)量粒子(WIMP)，對(duì)于構(gòu)成原子的質(zhì)子和中子來說是重粒子，具有強(qiáng)引力效應(yīng)，它們對(duì)正常物質(zhì)幾乎毫無影響，可以輕松穿過像地球這樣直徑大的物體，上億個(gè)暗物質(zhì)粒子穿越地心時(shí)只有一個(gè)暗物質(zhì)粒子與地球上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這導(dǎo)致自65年前暗物質(zhì)的概念產(chǎn)生起，就無法直接得到，只能依靠其干擾星體發(fā)出的光波或引力被感受到。

物理學(xué)家曾在歐洲和美國(guó)的地下很深的地方埋藏了精尖裝備，一方面用以屏蔽宇宙射線，另一方面為了探測(cè)到暗物質(zhì)粒子與正常粒子之間稀有的碰撞，結(jié)果卻是無能為力。因此2003年美國(guó)加州大學(xué)物理學(xué)家曾指出，所有的傳統(tǒng)暗物質(zhì)探測(cè)方法都是徒勞的。

新型探測(cè)器由喬斯林·門羅與其團(tuán)隊(duì)研制完成，需利用暗物質(zhì)粒子碰撞所產(chǎn)生的微弱短暫閃光。這種閃光發(fā)生的概率很小，而正常粒子之間碰撞的次數(shù)卻是它的千億億倍，以往的探測(cè)器就是無法排除這些常規(guī)碰撞。新技術(shù)則體現(xiàn)在高效的屏蔽材料以及精準(zhǔn)的識(shí)別力，其可識(shí)別出樣本中攜帶的所有已知正常物質(zhì)的粒子，進(jìn)而鑒定出其余非常規(guī)的暗物質(zhì)粒子。實(shí)際上其由兩部分構(gòu)成，同時(shí)啟動(dòng)，中子探測(cè)器一旦發(fā)現(xiàn)任何信號(hào)，暗物質(zhì)探測(cè)器就會(huì)將其確實(shí)的排除。

該探測(cè)器現(xiàn)已被送往美國(guó)能源部下屬的洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，校正敏度后將送往地下實(shí)驗(yàn)室投入使用。研究人員表示，暗物質(zhì)研究是宇宙學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的課題。它一直給人以虛幻之感，但這并不因?yàn)榘滴镔|(zhì)的不確定性，而是緣于人類對(duì)它的不了解。雖然新的探測(cè)器尚未被科學(xué)界所公認(rèn)，但它定會(huì)帶給人們一個(gè)驚奇的結(jié)果。

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對(duì)建筑產(chǎn)品和服務(wù)的需求總體而言是屬于一種派生需求。所謂派生需求是指對(duì)一種產(chǎn)品的需求導(dǎo)致對(duì)另一種產(chǎn)品的需求。例如，市場(chǎng)上對(duì)于小汽車的需求量的增加，會(huì)使原有汽車生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大其產(chǎn)量，并且會(huì)有更多的新的汽車生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)生，這樣會(huì)導(dǎo)致對(duì)汽車生產(chǎn)廠房的需求量的增加。在這個(gè)例子中，小汽車是最終產(chǎn)品，而生產(chǎn)小汽車的生產(chǎn)廠房屬于中間產(chǎn)品。生產(chǎn)廠房的需求量實(shí)際上是從它們所生產(chǎn)的小汽車的需求量中派生出來的。最終產(chǎn)品的需求量決定了中間產(chǎn)品的需求量。建筑產(chǎn)品派生需求的概念，對(duì)于如何預(yù)測(cè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)建筑產(chǎn)品或服務(wù)的需求量的影響，對(duì)于企業(yè)如何估計(jì)和預(yù)測(cè)建筑產(chǎn)品的需求量，從而正確制定企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃等，有著深遠(yuǎn)的影響。

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暗物質(zhì)是天文學(xué)家觀測(cè)宇宙時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種“暗”的物質(zhì)。所謂“暗”的物質(zhì)是指沒有觀測(cè)到這種物質(zhì)任何的電磁輻射。我們知道，天文學(xué)家觀測(cè)宇宙所通過的媒介是不同波段的電磁波，如圖1所示，根據(jù)波長(zhǎng)的不同，電磁波從波長(zhǎng)最長(zhǎng)的無線電波、微波、紅外線、可見光到波長(zhǎng)比較短的紫外線、X射線和能量最高的γ射線?，F(xiàn)代的天文觀測(cè)儀器發(fā)展迅速，在各個(gè)波段都有非常強(qiáng)有力的觀測(cè)儀器，然而，所有這些強(qiáng)大的天文儀器都沒有觀測(cè)到暗物質(zhì)所發(fā)射的電磁輻射，故而被稱作暗物質(zhì)。

圖1.不同波長(zhǎng)的電磁波輻射

那么暗物質(zhì)又是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？我們可以從太陽系中海王星的發(fā)現(xiàn)歷史得到很多啟發(fā)，從而更好理解暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。自從牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律以來，天文學(xué)家成功地解釋了大部分行星的運(yùn)行軌道，如圖2所示。然而，對(duì)天王星運(yùn)行軌跡卻不能得到令人滿意的解釋，它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和萬有引力的預(yù)言有著明顯的差異。法國(guó)天文學(xué)家勒維耶和英國(guó)天文學(xué)家亞當(dāng)斯猜測(cè)太陽系中應(yīng)該還存在一顆當(dāng)時(shí)還沒有發(fā)現(xiàn)的行星，這顆行星的引力使得天王星的運(yùn)動(dòng)偏離了原來預(yù)期的軌道。根據(jù)他們的預(yù)言，伽勒在1846年發(fā)現(xiàn)了這顆行星，即海王星。這個(gè)故事就非常像今天的暗物質(zhì)，雖然我們沒有觀測(cè)到暗物質(zhì)的任何電磁輻射，但我們卻觀測(cè)到了暗物質(zhì)的引力對(duì)于其他可見物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響，這就是天文學(xué)家推斷宇宙中存在暗物質(zhì)的理由。

圖2.太陽系的行星結(jié)構(gòu)

首先以太陽的運(yùn)行為例。如圖3所示，太陽到銀河系中心的距離是2.8萬光年，而繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間是2.3億年。我們知道，要把太陽固定在這樣的圓周運(yùn)動(dòng)的軌道上所需向心力和物質(zhì)提供的引力相等。通過簡(jiǎn)單的計(jì)算就可以得到，產(chǎn)生這樣的向心力需要太陽軌道內(nèi)包含大約1011MSun(太陽質(zhì)量)的物質(zhì)，而可以觀測(cè)到的恒星和氣體的質(zhì)量只有大約幾倍的109MSun。顯然，還有更多的不可見的物質(zhì)貢獻(xiàn)了更強(qiáng)的引力，這個(gè)推斷和當(dāng)初推斷天王星之外還存在著海王星的道理是一樣的。如果不存在暗物質(zhì)，那么向心吸引力就要弱很多，太陽的旋轉(zhuǎn)速度也要相應(yīng)小很多。

圖3.太陽繞銀河系運(yùn)動(dòng)的參數(shù)

圖4.M33的旋轉(zhuǎn)曲線

圖4所示是一個(gè)稱作M33的星系中恒星繞星系中心旋轉(zhuǎn)的速度隨著到星系中心距離的分布，上邊的曲線是觀測(cè)到的速度，而下邊的曲線是根據(jù)觀測(cè)的可見物質(zhì)預(yù)計(jì)的速度分布。我們看到，兩者有著明顯的差別，實(shí)際測(cè)量的結(jié)果要遠(yuǎn)大于計(jì)算結(jié)果，這表明還有不可見的物質(zhì)增大了引力，這是天文學(xué)家推測(cè)暗物質(zhì)存在最直接的觀測(cè)證據(jù)。根據(jù)不同距離處旋轉(zhuǎn)速度的大小可以推算暗物質(zhì)的分布，因而我們可以得到如圖5所示的銀河系中的物質(zhì)分布圖。從圖5可見，我們銀河系的恒星大部分分布在一個(gè)很小的盤狀結(jié)構(gòu)中，這就是我們熟悉的銀盤。在銀盤外邊包圍著巨大的暗物質(zhì)構(gòu)成的球狀的結(jié)構(gòu)，稱作暗物質(zhì)“暈”。

圖5.銀河系的物質(zhì)分布：普通恒星分布在盤狀結(jié)構(gòu)上，而暗物質(zhì)則形成一個(gè)巨大的幾乎球?qū)ΨQ的暈狀結(jié)構(gòu)，稱作暗物質(zhì)暈。

以上所介紹的是通過星系中恒星的旋轉(zhuǎn)速度判斷暗物質(zhì)的存在，是暗物質(zhì)存在最直接的觀測(cè)證據(jù)。其他天文觀測(cè)還有許許多多，無不證實(shí)了宇宙中暗物質(zhì)的存在，比如星系團(tuán)中熱氣體的分布、星系團(tuán)所造成的引力透鏡效應(yīng)、宇宙中微波背景的觀測(cè)等均在更大的尺度上證實(shí)了暗物質(zhì)的存在。今天，天文學(xué)家建立了一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型”，這個(gè)模型中宇宙由68%的暗能量、27%的暗物質(zhì)和5%的普通物質(zhì)組成，可以成功解釋幾乎到目前為止所有的宇宙學(xué)觀測(cè)現(xiàn)象，可以說是當(dāng)前人類對(duì)宇宙的最新認(rèn)識(shí)。

盡管大量的天文觀測(cè)已經(jīng)證實(shí)了暗物質(zhì)的存在，但是，與發(fā)現(xiàn)海王星的過程不同的是，經(jīng)過多年的各種努力嘗試后我們?nèi)匀粵]有直接觀測(cè)到暗物質(zhì)的存在。暗物質(zhì)究竟是一種什么樣的物質(zhì)呢？一般認(rèn)為暗物質(zhì)應(yīng)該是由一種全新的粒子構(gòu)成，它不同于我們已經(jīng)了解的任何一種組成我們周圍物質(zhì)的粒子，目前我們所知道的它是穩(wěn)定的、不帶電的、運(yùn)動(dòng)速度很慢的粒子。然而，其具體的性質(zhì)如何，比如其質(zhì)量大小，其相互作用的性質(zhì)等都無法確定。

物理學(xué)家也提出了許許多多的暗物質(zhì)模型來解釋暗物質(zhì)的現(xiàn)象，然而，由于沒有暗物質(zhì)觀測(cè)的直接數(shù)據(jù)，因而，不同的暗物質(zhì)模型中暗物質(zhì)粒子的性質(zhì)相差非常大。在這許許多多的暗物質(zhì)模型中，有一種被稱為是“弱作用重粒子”的暗物質(zhì)模型是目前研究最多的。這類模型的出發(fā)點(diǎn)是解釋“暗物質(zhì)在宇宙中如何產(chǎn)生”這個(gè)問題，這一模型認(rèn)為暗物質(zhì)應(yīng)該和普通物質(zhì)一樣是在宇宙的極早期由高溫高密的物質(zhì)狀態(tài)中產(chǎn)生出來的，這就和普通物質(zhì)的產(chǎn)生是相同的過程。如果這一假設(shè)成立，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)暗物質(zhì)質(zhì)量和相互作用強(qiáng)度和我們已經(jīng)了解的弱作用類似，那么其在宇宙中所產(chǎn)生的密度就和今天我們觀測(cè)到的密度相一致。由于這類模型能夠解釋我們觀測(cè)到的暗物質(zhì)在宇宙中的豐度，因而受到了極大的關(guān)注。目前大部分暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)所要尋找的對(duì)象就是這種“弱作用重粒子”的暗物質(zhì)。

當(dāng)前探測(cè)暗物質(zhì)主要包括三類實(shí)驗(yàn)方案，如圖6所示。要探測(cè)暗物質(zhì)粒子就需要探測(cè)到暗物質(zhì)粒子和普通粒子的相互作用，只有通過對(duì)探測(cè)信號(hào)的分析才能了解圖6中“未知相互作用”是什么樣的。這種相互作用體現(xiàn)在三個(gè)方向上，從下向上，就是通過把普通粒子加速到很高的能量對(duì)撞產(chǎn)生出暗物質(zhì)粒子，這就是對(duì)撞機(jī)探測(cè)，比如在歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)上進(jìn)行的暗物質(zhì)尋找就是這種探測(cè)方式。橫向的方向表示一個(gè)暗物質(zhì)粒子和普通粒子發(fā)生彈性散射，通過探測(cè)這種散射產(chǎn)生的信號(hào)尋找暗物質(zhì)被稱為暗物質(zhì)的直接探測(cè)。從上向下的方向代表著兩個(gè)暗物質(zhì)粒子碰撞并湮滅而產(chǎn)生一對(duì)普通粒子，通過尋找這樣的湮滅產(chǎn)物尋找暗物質(zhì)粒子被稱為暗物質(zhì)的間接探測(cè)。

圖6.暗物質(zhì)的三種探測(cè)方式

暗物質(zhì)的直接探測(cè)就是尋找當(dāng)暗物質(zhì)粒子打到探測(cè)器后所留下來的信號(hào)，通常這個(gè)信號(hào)非常的微弱，而宇宙線的噪聲信號(hào)要遠(yuǎn)大于暗物質(zhì)的散射信號(hào)。因而，為了探測(cè)到這樣微弱的信號(hào)，需要把探測(cè)器放在很深的地下實(shí)驗(yàn)室以把宇宙線噪聲屏蔽掉。圖7顯示的是世界上地下實(shí)驗(yàn)室的分布以及每個(gè)實(shí)驗(yàn)室中所開展的暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)。我國(guó)的四川錦屏地下實(shí)驗(yàn)室于2010年建成，是目前最深的因而也是宇宙線噪聲最小的地下實(shí)驗(yàn)室，非常適于暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)的開展，目前有兩個(gè)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)正在錦屏地下實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。不過，盡管直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)開展了大約30年的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)靈敏度有了巨大的提高，但是到目前為止，還是沒有發(fā)現(xiàn)令人信服的暗物質(zhì)散射的信號(hào)。

圖7.世界上的地下實(shí)驗(yàn)室分布和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室開展的直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)

圖8.暗物質(zhì)間接探測(cè)示意圖

暗物質(zhì)的間接探測(cè)的原理如圖8所示，即兩個(gè)暗物質(zhì)粒子碰撞后會(huì)發(fā)生“湮滅”而變成我們熟悉的夸克、輕子等粒子。這些不穩(wěn)定的粒子會(huì)迅速衰變而成為穩(wěn)定粒子，如正負(fù)電子、正反質(zhì)子、中微子、光子等。間接探測(cè)即是通過尋找宇宙線中的這些信號(hào)來尋找暗物質(zhì)。間接探測(cè)實(shí)驗(yàn)通常在地面和空間進(jìn)行，地面的實(shí)驗(yàn)適合探測(cè)暗物質(zhì)湮滅所產(chǎn)生的γ射線信號(hào)和中微子信號(hào)，但帶電粒子會(huì)和大氣很快發(fā)生反應(yīng)，所以地面實(shí)驗(yàn)不是特別適合探測(cè)帶電粒子信號(hào)。通常為了得到更加干凈的暗物質(zhì)湮滅信號(hào)，需要在空間開展實(shí)驗(yàn)，包括衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)和在空間站開展的實(shí)驗(yàn)。目前正在進(jìn)行的空間實(shí)驗(yàn)有如下幾個(gè)。Fermi衛(wèi)星是美國(guó)發(fā)射的γ射線探測(cè)衛(wèi)星，用來尋找暗物質(zhì)湮滅所產(chǎn)生的γ射線信號(hào)。Fermi衛(wèi)星2008年發(fā)射，至今已經(jīng)運(yùn)行了近10年，取得了大量的科研成果。然而，它卻沒有發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)湮滅的信號(hào)，因而，給暗物質(zhì)性質(zhì)設(shè)置了非常嚴(yán)格的限制。另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)PAMELA衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)和AMS-02國(guó)際空間站實(shí)驗(yàn)（圖9）都帶有磁場(chǎng)，因而能夠測(cè)量帶電粒子的電荷。它們主要是測(cè)量宇宙線中的反粒子，如正電子、反質(zhì)子等，以尋找暗物質(zhì)信號(hào)。最后一個(gè)是我國(guó)在2015年發(fā)射的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”，它主要是通過探測(cè)暗物質(zhì)湮滅所產(chǎn)生的電子來尋找暗物質(zhì)信號(hào)。

圖9.幾個(gè)空間的暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)：AMS-02空間站實(shí)驗(yàn)、Fermi衛(wèi)星、“悟空”衛(wèi)星

近年來在暗物質(zhì)探測(cè)方面一個(gè)重要的進(jìn)展就是發(fā)現(xiàn)了宇宙線中存在正電子超出。PAMELA衛(wèi)星在2008年發(fā)現(xiàn)宇宙線中正電子比通常宇宙線物理所預(yù)期的流量高出了許多，這多出來的正電子讓科學(xué)家非常興奮，認(rèn)為有可能就是人們長(zhǎng)期夢(mèng)寐以求的暗物質(zhì)信號(hào)。研究表明，暗物質(zhì)湮滅的確可以完美解釋這些多出來的正電子。但不幸的是，暗物質(zhì)卻不是唯一的解釋。天文學(xué)家認(rèn)為，銀河系中存在一種稱為脈沖星的天體，它是高速旋轉(zhuǎn)的中子星。這種天體可以加速產(chǎn)生高能量的正負(fù)電子對(duì)并輻射到銀河系空間，這類信號(hào)如果傳播到地球上，就可以解釋實(shí)驗(yàn)所觀測(cè)到的多余正電子信號(hào)。AMS-02是由著名的華裔物理學(xué)家丁肇中教授所領(lǐng)導(dǎo)，安裝在國(guó)際空間站上的大型實(shí)驗(yàn)裝置。它更加精確地測(cè)量了宇宙線中正負(fù)電子的能譜，不但證實(shí)了PAMELA的觀測(cè)，還在更大的能量范圍和更高的精度上擴(kuò)展了這一結(jié)論。但是，即使是AMS-02的結(jié)果也無法確認(rèn)正電子的來源到底是暗物質(zhì)還是脈沖星。圖10中不同的曲線代表了不同來源的正電子，我們發(fā)現(xiàn)這些曲線都能夠解釋圖中的AMS-02的數(shù)據(jù)點(diǎn)。要解決這個(gè)問題需要更大的探測(cè)器才可能完成。此外，AMS-02最近發(fā)表了反質(zhì)子的測(cè)量結(jié)果，這個(gè)測(cè)量結(jié)果似乎在最高能量的地方和宇宙線的理論預(yù)期不符，即需要額外的反質(zhì)子來源。如果這一結(jié)果將來被證實(shí)，這極有可能是暗物質(zhì)湮滅的信號(hào)。但目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍然不足以確認(rèn)這一結(jié)果。

圖10.AMS-02觀測(cè)的宇宙線中正電子所占比例（點(diǎn)）和不同的理論模型解釋（圖中的實(shí)線）

我國(guó)的“悟空”衛(wèi)星就是希望能夠在更高的能量范圍內(nèi)測(cè)量宇宙線電子的能譜(由于“悟空”探測(cè)器不帶磁場(chǎng)，因而無法區(qū)分正負(fù)電荷，它測(cè)量的實(shí)際是電子和正電子加起來的能譜，我們統(tǒng)稱為電子能譜)，從而可以幫助研究宇宙線超出的正電子的來源?！拔蚩铡钡牡谝粋€(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在2017年底發(fā)表（圖11），這個(gè)結(jié)果是第一次通過空間直接探測(cè)，把宇宙線電子的能量測(cè)量到4.6TeV，并發(fā)現(xiàn)了能譜的“拐折”的結(jié)構(gòu)，但是，這些還是不足以確認(rèn)是否存在暗物質(zhì)。尋找暗物質(zhì)可能需要在更高能量及更高精度上進(jìn)行研究。我國(guó)空間站的未來宇宙線實(shí)驗(yàn)HERD將可能在這方面取得重要的突破，為暗物質(zhì)尋找提供更多的線索。

圖11.“悟空”的觀測(cè)結(jié)果---高能電子能譜

總之，暗物質(zhì)問題是當(dāng)前基礎(chǔ)物理學(xué)研究中一個(gè)至關(guān)重要的問題，科學(xué)家為解決這一問題做出了不懈的努力。然而，這些探尋暗物質(zhì)的工作，盡管取得了巨大的進(jìn)步，獲得了多方面的科研成果，卻仍然沒有找到確定的暗物質(zhì)信號(hào)，暗物質(zhì)之謎將繼續(xù)存在并依然困擾著人們?？上驳氖?，我國(guó)科學(xué)家在這一領(lǐng)域雖然起步較晚，但已經(jīng)取得了國(guó)際領(lǐng)先的成果，在不同暗物質(zhì)探測(cè)方向上都顯示了極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

作者系中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員

來源：《現(xiàn)代物理知識(shí)》

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