一個物理學家小組表示，他們仍然在探測到暗物質的存在——這種神秘物質被認為構成了宇宙中 85% 的物質——這是在他們看到這種訊號的最初跡象 20 年之後。
由義大利和中國研究人員組成的 DAMA 合作組宣佈了期待已久的六年資料採集結果，這是在 2010 年該實驗升級後進行的。這些發現是對多個試圖重複 DAMA 結果的小組的鼓舞，這些結果一直存在爭議，並且與其他實驗的結果相矛盾。但物理學家表示，DAMA 提高的靈敏度也使其結果更難解釋。
對星系和宇宙原始輻射的觀測表明，絕大多數物質都是一種看不見且幾乎只通過引力相互作用的型別。存在許多解釋這種暗物質本質的理論，並且許多實驗一直在嘗試透過與普通物質的微妙相互作用來探測它。
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羅馬托爾維加塔大學的物理學家麗塔·貝爾納貝自 DAMA 成立之初就領導該專案，她在 3 月 26 日在義大利中部格蘭薩索國家實驗室的一次會議上介紹了最新結果，該實驗位於一座山下的洞穴中。她的演講幻燈片可在網上找到，貝爾納貝告訴《自然》雜誌，她的團隊在完成有關結果的論文時不會發表評論。
尋找暗物質的物理學家希望測量當被認為包圍銀河系的暗物質“暈”中的粒子與地球上的普通物質原子相互作用時釋放出的微量能量。
DAMA 的工作原理是記錄當亞原子粒子撞擊鈉或碘原子的原子核時，在碘化鈉晶體內發生的短暫閃光。一些閃光是由於雜散中子和其他背景放射性物質的碰撞而發生的。但是來自銀河系暗物質的訊號會很突出，因為它會顯示出特徵性的年度調製。
這是因為當太陽圍繞銀河系移動時，暗物質暈應該以頂頭風的形式撞擊太陽系，從地球上看，當地球圍繞太陽旋轉時，速度會略有變化。地球移動得越快，它檢測到的暗物質就越多，因此一年中檢測到的閃光次數也會發生變化。密歇根大學安阿伯分校的理論天體粒子物理學家凱瑟琳·弗里斯說，這些訊號應該在 6 月初達到峰值，並在 12 月初處於最低點，她是 1986 年首次提出1尋找這種波動的小組成員。
懷疑的光環
但是當 DAMA 在 1997 年早期版本的實驗啟動後不久首次宣佈它已經看到這種波動時，物理學界持懷疑態度。批評者懷疑這種效應是否是暗物質的真正跡象。相反，他們說，陸地來源或儀器中的怪癖可能會模模擬實訊號。還有一種可能性是，在用新技術替換探測器的某些部件後，這種小偏差會消失。但這並沒有發生。“調製仍然存在，清晰而響亮，”弗里斯說。
一些越來越複雜的實驗也應該看到暗物質——儘管使用了不同的技術——但到目前為止，還沒有發現任何暗物質。但是 DAMA 團隊一直在看到波動。該小組在 2013 年2，從以前的實驗版本 DAMA/LIBRA 第一階段中確認了他們已經看到了該訊號。來自升級後的 DAMA/LIBRA 第二階段的最新發現，正值其他實驗首次嘗試使用與 DAMA 中相同型別的碘化鈉晶體來證實或反駁這一說法。
其中領先的是 COSINE-100，這是在美國和韓國進行的實驗，位於韓國襄陽地下實驗室。大田基礎科學研究所的物理學家 Hyunsu Lee 說，如果 DAMA 的訊號在新資料中消失了，將會抑制進行進一步的碘化鈉實驗的動力。
西班牙薩拉戈薩大學的物理學家蘇珊娜·塞布里安說：“對我們來說，這些結果非常令人鼓舞。” 她在比利牛斯山脈的卡弗朗克地下實驗室從事另一項名為 ANAIS 的複製嘗試。
意想不到的偏差
但是 DAMA 的最新結果有一個轉折。升級使其對低能量碰撞——來自較慢粒子的訊號——敏感。對於典型的暗物質模型，從地球上看，波動的時機應在某些能量以下反轉：“它應該在 12 月達到峰值，在 6 月達到最低點，”弗里斯說。最新的結果並沒有顯示這一點。
伊利諾伊州芝加哥大學從事暗物質探測的實驗物理學家胡安·科勒說，這種偏差“令人耳目一新，發人深省”。他補充說：“模型構建者將會從中獲得樂趣。”“它可能指向一個平凡的起源，或者一個極其複雜的暗物質解釋。”
但是許多物理學家仍然表示懷疑。伊利諾伊州巴達維亞費米國家加速器實驗室的物理學家丹·胡珀在 3 月 26 日發推文說：“我是一個非常有創意的暗物質模型構建者（如果我自己這麼說的話），我無法提出一個可行的模型來產生這個訊號。”
弗里斯不是 DAMA 合作小組的成員，她更樂觀。她說，低能量資料仍然是初步的，並且仍然可能與翻轉相容。
“比以往任何時候都更迫切的是，像 ANAIS 這樣基於相同技術的獨立實驗能夠重現這種效應，”塞布里安說。她說，她的團隊將在 8 月完成第一年的資料採集，並計劃在年底前釋出結果。
屆時，COSINE-100 將積累兩年的資料，並且也打算釋出其首批結果。其他實驗計劃在澳大利亞和日本進行；日本研究人員希望在神岡地下觀測站建立的 PICO-LON 探測器將旨在對那些洩露秘密的低能量事件特別敏感，領導德島大學這項工作的福島健一說。
儘管 DAMA 的最新升級消除了該效應可能是在探測器內部產生的某些潛在擔憂，但科勒說，“然而，謎團仍然存在，為什麼他們的結果與該領域幾乎所有其他發現都不相容。”
本文經許可轉載，並於 2018 年 3 月 28 日首次發表。