本月早些時候，義大利研究人員提出了一項宣告，如果從字面上理解，將使他們在科學史上佔有一席之地。位於羅馬大學的 DAMA（暗物質）合作組在威尼斯的一次科學會議上宣佈，他們直接探測到了暗物質——這種被認為賦予星系額外重量的隱形且幾乎無法探測到的物質。
儘管該領域的其他研究人員對該報告的信心不大，因為它與他們自己的實驗結果相沖突，但這確實突顯了在尋找可能並不存在的難以捉摸的獵物方面的進展和挑戰。暗物質獵人的努力很像暗物質本身：容易被忽視，但會產生緩慢而穩定的影響。
物理學家知道，如果星系僅由普通的“重子”物質（即恆星和行星可見的物質）組成，那麼某種物質賦予了星系比它們應該有的更大的自旋。為了解釋這種差異，大多數人將目光投向了非重子物質的假設性風暴，它們既不吸收也不發射光，在每個星系周圍旋轉。天文測量表明，這種暗物質佔宇宙的 23%，而可見物質僅佔微不足道的 4%。
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暗物質的主要候選者之一被稱為弱相互作用大質量粒子 (WIMP)，因為它比金原子重，並且很少與普通物質碰撞。克利夫蘭凱斯西儲大學的物理學家、暗物質獵人湯姆·舒特說，如果WIMP存在，那麼每秒鐘都會有幾個WIMP穿過任何一個一升大小的可樂瓶。
粒子物理學的標準模型中沒有類似的東西，因此發現 WIMP 將會引導研究人員走向更深層次的理論。尋找 WIMP 是“在黑暗中的一搏，但這是一次有充分理由的嘗試，”舒特說。
為了確保抓住 WIMP——實際上是在暗物質風暴中建造一座冰屋——研究人員必須建造一個從地球延伸到最近恆星的固體鉛塊，舒特說。他說，一個更實用的解決方案是堆積特殊的晶體或建造一個巨大的高密度液體罐，等待 WIMP 撞擊。
例如，在低溫暗物質搜尋 (CDMS) 中，鍺和矽晶體就像果凍一樣；當受到正確型別的粒子撞擊時，它們會以可檢測的方式抖動，CDMS 團隊成員、斯坦福大學的物理學家喬迪·庫利說。其他探測器使用液化氣體（如氙氣），因為它們具有高密度和大原子核。現在已經完成的 Xenon10 實驗位於義大利格蘭薩索國家實驗室的地下，它監測一個裝滿 49 磅（22 公斤）液態氙氣的罐子，以尋找 WIMP 撞擊產生的閃光和電荷。一項名為 LUX（大型地下氙探測器）的升級正在進行中。
通常，研究人員會將他們的 WIMP 實驗埋在地下深處，將它們冷卻到超低溫，並進行重重遮蔽，以阻擋可能掩蓋任何暗物質訊號的雜散粒子。CDMSII 實驗位於明尼蘇達州蘇丹的一個礦井底部，而 DAMA/LIBRA 實驗則位於格蘭薩索實驗室。一種新的方法在接近室溫的條件下工作。芝加哥大學的物理學家胡安·科勒報告（以及他的合作者已經恢復）了上世紀中期粒子物理實驗中的一種工具——氣泡室，一個裝有加壓液體的罐子，當受到經過的高能粒子撞擊時，會在一個點沸騰。
他們的實驗COUPP（芝加哥地下粒子物理觀測站）位於伊利諾伊州巴達維亞的費米國家加速器實驗室，由一個裝有一升滅火液體三氟碘甲烷 (CF3I) 的玻璃容器組成。科勒說，透過調節液體的溫度和壓力，該小組可以調整氣泡室，使其忽略除WIMP 候選粒子以外的大多數粒子。
尋找暗物質是一場等待遊戲。自 2006 年開始執行以來，CDMSII 記錄到零個 WIMP 候選粒子。在 2006 年和 2007 年收集的 59 天的資料中，Xenon10 僅記錄到 10 次命中，其中沒有 WIMP 候選粒子。但是，沒有 WIMP 也傳達了資訊。隨著每一年過去，研究人員可以排除大片潛在的 WIMP，每個 WIMP 都具有質量和對正常物質敏感性的特定組合。
DAMA 研究人員聲稱有足夠的 WIMP 候選粒子，可以精確定位它們頻率的季節性波動——反映了地球在 WIMP 風暴中的來回穿梭。但研究人員表示，如此大量的 WIMP 現在應該已經被其他探測器檢測到。協調這種差異具有挑戰性，因為 DAMA 方法與其他實驗不同。“如果你想證明那種[季節性]效應，很難證明你沒有系統性效應，”舒特說，例如季節性溫度變化會扭曲用於觀察探測器中命中的光捕獲光電倍增管的靈敏度。
科勒說，他一直受到其他粒子物理學家的嘲笑，認為暗物質實驗不符合諸如探測反物質或尋找希格斯玻色子等實驗的嚴格標準。從積極的方面來看，他指出，DAMA 至少迫使研究人員承認暗物質可能比他們假設的更復雜。
未來十年可能會為探測 WIMP 提供最好的希望。今年晚些時候，世界下一個頂尖粒子加速器大型強子對撞機將在瑞士日內瓦附近啟動，並透過可能從頭開始建立 WIMP 粒子來加入搜尋行列。
只有當多個實驗相互印證時，研究人員才會確信他們已經找到了獵物。“我們正在努力做的事情非常微妙，”科勒說，“我們不相信一個單一的實驗會突然出現並解決暗物質問題。”