自從天文學家意識到宇宙中大部分物質是不可見的以來，他們就一直在努力弄清楚這種模糊的物質可能是什麼。但是，經過三十年越來越精密的搜尋，卻沒有發現任何暗物質的跡象，這導致科學家們開始質疑他們關於這種難以捉摸的物質的一些基本觀點。
10月份，尋找暗物質主要候選者——被稱為WIMP（弱相互作用大質量粒子）的理論粒子的最敏感實驗報告了無效的結果，再次讓科學家們感到失望。現在，一些研究人員正在重新審視曾經被認為不太可能的暗物質候選者，並考慮不太令人滿意的想法，例如暗物質最終可能由或多或少無法檢測到的物質構成。
物理學家仍然沒有證據證明暗物質的存在，但其存在的證據是充分的。恆星和星系的運動似乎只有在宇宙中存在比可見的原子和分子物質多得多的引力物質時才能解釋。透過改寫愛因斯坦廣義相對論中的引力規則來糾正這種差異的嘗試屢次失敗。
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WIMP長期以來一直是暗物質的首選解釋，部分原因在於它們可以與物理學中其他流行的思想相吻合，例如超對稱性——該理論認為宇宙中所有已知的粒子都具有尚未發現的夥伴粒子。人們認為，這些超對稱粒子中最輕的粒子可能是一種WIMP，並且可能構成宇宙的暗物質。自1980年代以來，人們一直在嘗試檢測WIMP罕見地撞擊常規物質粒子的情況，但均未成功。最近，南達科他州的大型地下氙（LUX）專案——迄今為止最敏感的搜尋專案——報告說，三個月的資料表明沒有任何暗物質的跡象 (pdf)。
如果WIMP確實存在，它們也快無處可藏了。“我們正在收緊絞索；我們正在逼近，”布朗大學的LUX聯合發言人理查德·蓋茨克爾說，他估計超過一半的可能WIMP模型已經被駁倒。未來五到十年應該大致結束WIMP搜尋，要麼最終發現這些粒子，要麼基本上排除它們的存在。但是，如果暗物質不是由WIMP構成，那又是什麼構成的呢？
被稱為軸子的理論粒子是另一個經常被提及的候選者。它們的質量比WIMP小得多，並且與常規物質相互作用的可能性也更小，因此更難搜尋——這一事實部分解釋了為什麼今天只有一個主要的實驗在尋找軸子，而有十幾個以上的專案在尋找WIMP。然而，軸子也具有堅實的理論基礎，並且可以輕鬆地解釋宇宙中大量的暗物質。“我不明白為什麼軸子往往被排在第二位，”華盛頓大學的萊斯利·羅森伯格說，他是軸子暗物質實驗（ADMX）的負責人。“我會顛倒順序。但這只是我的觀點。”然而，ADMX於1995年開始，迄今為止尚未發現任何軸子暗物質的跡象。該實驗的更敏感的迭代版本最近上線，羅森伯格預測，在三年內，該專案要麼找到軸子，要麼證明它們不存在。
隨著對WIMP和軸子的搜尋都接近尾聲，但仍未有成功的跡象，越來越多的理論家正在考慮其他選擇。“當人們對WIMP感到不安時，其他候選者也應運而生，”羅森伯格說。有人建議，宇宙中大量的小黑洞可能構成暗物質。有針對性的天文搜尋沒有發現任何此類黑洞的跡象，這些黑洞應該以稱為引力透鏡效應的方式彎曲來自背景物體的光線。然而，透過一些理論上的曲解，這個想法可能會復活。
另一個引起越來越多關注的奇異可能性是夸克物質——一種由奇異夸克組成的極其密集的物質相（奇異夸克是構成質子和中子的上下夸克的奇異表親）。夸克物質可能在非常大的中子星內部產生，並且在足夠多的數量下，它可以構成夸克星群體，這些星體不會發光，但可以對正常物質施加引力。
這些只是關於暗物質潛在解釋的廣闊前景中的一些想法。“我懷疑我們是否已經考慮了所有有趣的可能，”哈佛大學的訪問物理學家理論家馬特·斯特拉斯勒說。“我們可能會很幸運”並很快找到答案，他說，“否則這可能會持續100年甚至更長時間。”
最可怕的可能性可能是暗物質是由某種不可能找到的東西構成的——某種僅透過引力而不是其他力與常規物質相互作用的粒子。在這種情況下，研究人員將沒有希望在探測器中捕獲它。“如果我們進入一種模式，即我們最喜歡的粒子根本無法檢測到，那麼我們就面臨著經典的科學挑戰，即如何驗證這種理論？”蓋茨克爾問道。“在那時，你幾乎算是失敗了——你有一個幾乎不可能檢驗的理論。”
也許值得慶幸的是，從理論的角度來看，這樣的粒子似乎有些不太可能。“對於一個真正只通過引力相互作用的粒子，你必須問它是如何首先在宇宙中產生的，”斯坦福大學的理論物理學家彼得·格雷厄姆說。“軸子和WIMP都具有非常好的自然產生機制，以及它們為什麼會如此豐富地存在的原因。這正是這些其他模型不受歡迎的原因。”儘管如此，它們仍然擺在桌面上。
即使物理學家無法直接檢測到暗粒子，他們也抱有希望，他們可能會在歐洲的大型強子對撞機等粒子加速器中找到暗物質的間接證據。大型強子對撞機可以在強大的碰撞中將質子碰撞在一起時產生WIMP或其他暗物質候選者。另一個希望是，天體物理訊號，例如來自星系中心的伽馬射線，可能會揭示暗物質粒子的存在，如果暗物質在兩個粒子接觸時發生湮滅。已經有人聲稱發現了此類訊號，但這些訊號遠非確定。
最終，大多數參與搜尋的物理學家表示，他們並不關心他們對暗物質的特定概念是否正確，只要他們最終得到答案即可。“與所有研究一樣，永遠無法保證成功。我們所能做的就是繼續嘗試回答最重要的科學問題，”斯坦福大學的布拉斯·卡布雷拉說，他是低溫暗物質搜尋（CDMS）的負責人，這是另一個WIMP檢測實驗。最近，越來越多的物理學家面臨著可能失敗的幽靈。“如果我們沒有發現暗物質，我會感到非常失望，”羅森伯格說。“這觸手可及，我真的很想知道它是什麼。”