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暗物質科學家們正在加倍努力捕捉被認為構成宇宙中大部分物質的難以捉摸的粒子。這些理論粒子透過引力來體現自身：它們似乎在牽引整個宇宙的正常物質，但在其他方面卻無法被看到或觸控到。旨在觀察暗物質粒子與正常原子相互作用的罕見情況的實驗已經進行了幾十年，但沒有成功，並且已經排除了許多關於暗物質最基本的解釋。然而，三個最大的實驗並沒有放棄搜尋，而是最近獲得了批准進行重大升級，這可能使它們達到最終鎖定這些難以捉摸的缺失粒子所需的靈敏度。
正在推進的三個實驗——超級低溫暗物質搜尋-SNOLAB（SuperCDMS）；LZ暗物質實驗，或LUX-ZEPLIN，（LZ）；以及軸子暗物質實驗（ADMX-Gen2）——是該領域規模最大、執行時間最長的專案之一。它們擊敗了提交給美國能源部和國家科學基金會的約20個其他競標，這兩個機構上週聯合宣佈了它們對下一代暗物質實驗的選擇。SuperCDMS和LZ都將尋找被稱為弱相互作用大質量粒子（WIMP）的暗物質候選粒子，而ADMX-Gen2將尋找被稱為軸子的替代候選粒子。
在人們擔心當前聯邦預算緊縮可能會縮小領域範圍的情況下，選擇兩個WIMP專案令人感到寬慰。“我們中的許多人擔心資金緊張會將下一代實驗縮小為一個，而且出於多種原因，這沒有太多意義，”斯坦福大學物理學家布拉斯·卡布雷拉說，他是SuperCDMS的發言人。他說，繼續這兩個專案是明智的一個原因是，它們使用了不同的材料——SuperCDMS將採用鍺和矽探測器的組合，而LZ使用液氙。如果WIMP與任何這些目標中的原子碰撞，它將釋放少量可被實驗探測到的能量。一些暗物質理論認為，WIMP可能以不同的速率與不同的元素相互作用。“自然可能比我們最初想象的更復雜，我們應該更廣泛地思考，”卡布雷拉說。
他補充說，繼續搜尋不僅針對WIMP，也針對軸子也是有道理的，理論家認為軸子比WIMP輕得多，且相互作用頻率更低。這兩種粒子都可能解釋宇宙中明顯的暗物質丰度，但沒有證據表明它們中的任何一種存在。（也可能兩者都存在，或者其他一些來源的組合是暗物質的原因。）
關於軸子的最終結論似乎指日可待。“以非常高的置信度，這一代-2實驗可以探測到軸子或駁斥該假設，”華盛頓大學西雅圖分校的ADMX發言人萊斯利·羅森伯格說。該專案使用強大的磁鐵來誘導軸子（如果它們存在）衰變成光子。這種衰變會產生機器可探測到的微量電磁功率，機器必須保持非常低溫以阻擋汙染輻射。升級版的實驗將切換到新的冷卻技術，這將使其溫度從1.5開爾文（或-271.6攝氏度，已經非常寒冷）降低到僅100毫開爾文。在三年內，ADMX-Gen2應該要麼發現軸子，要麼證明它們不存在——至少是當前理論模型中提出的那些軸子。
在此輪中未被選中的其他暗物質探測實驗包括雷射和所謂的泡室，泡室搜尋當暗物質粒子與超熱碳、氟和碘室中的原子相互作用時產生的氣泡。一個名為PICO的泡室專案計劃無論如何都要繼續推進，並在線下申請資金。“我們獲得了優秀的評價，但我們還沒有準備好；我們正在解決一個背景問題，”芝加哥大學卡弗裡宇宙物理研究所的PICO團隊成員胡安·科拉爾說。“我們對結果感到滿意。這減輕了我們很大的壓力。”
暗物質已經被證明比許多物理學家開始搜尋時預期的更難找到。儘管如此，許多人看到了漫長隧道的盡頭的光亮。下一代實驗可能最終擁有找到缺失粒子一勞永逸所需的東西。如果他們沒有找到，我們將對暗物質不是什麼瞭解更多。“在科學中，排除與發現同樣重要，”卡布雷拉說，“但當然發現總是更有趣。”