極其靈敏的LUX暗物質探測器，埋藏在一英里深的岩層下，在其為期20個月的暗物質搜尋中一無所獲——進一步縮小了這種神秘物質可能具有的特性範圍。
研究人員於今日（7月21日）在英國謝菲爾德舉行的第11屆暗物質識別大會（IDM2016）上公佈了這些結果，該會議彙集了致力於理解暗物質的研究人員。暗物質是一種神秘物質，似乎構成了宇宙質量的五分之四以上，但科學家們尚未直接觀測到它。
布朗大學物理學家、LUX聯合發言人裡克·蓋茨克爾在一份宣告中表示：“自2013年首次執行以來，LUX提供了世界上最佳的搜尋靈敏度。”“隨著2014年至2016年搜尋的最終結果，LUX合作專案的科學家們已將儀器的靈敏度提升到最終效能水平，比最初的專案目標高出四倍。[暗物質影像搜尋]”
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LUX是大型地下氙暗物質實驗的縮寫。它位於地下1英里（1.6公里）深處，在一個前南達科他州金礦中，現在被稱為Sanford地下研究機構。懸浮在一個72,000加侖（272,500升）的純淨水箱中，一個6英尺高（1.8米）的鈦罐裝有三分之一噸（302公斤）的低溫液態氙。氙的工作是在暗物質粒子與它的原子之一碰撞時，透過電荷衝擊和周圍感測器捕捉到的微弱閃光來發光——而數千加侖的水和一英里的岩石的工作是阻止任何其他東西進入並干擾它。
最新的結果表明，沒有任何具有激發氙氣的正確屬性的東西能夠穿透。
蓋茨克爾說：“如果改進的靈敏度也帶來了清晰的暗物質訊號，那將是太好了。”“然而，我們觀察到的結果與僅有背景噪聲的情況一致。”
對WIMP的探索
即使科學家們從未直接探測到暗物質，他們也知道它在我們的宇宙中扮演著重要的角色：星系的旋轉方式以及光線經過星系時彎曲的方式揭示了大量的額外物質增加了系統的引力。
LUX旨在搜尋弱相互作用大質量粒子（WIMP）——暗物質的主要候選者。這些粒子的質量是質子的10到100倍，但僅與普通物質發生非常微弱的相互作用（這就是為什麼科學家們無法輕易探測到它們）。大多數粒子，例如不斷湧向地球的宇宙射線，會被探測器周圍的岩石和水遮蔽層阻止，但WIMP能夠穿透——有時，如果研究人員幸運的話，會撞擊探測器中密集堆積的氙原子之一，並在此過程中釋放出光訊號（液態氙對這些光子是透明的）。其他進入的粒子可能會撞擊多個氙原子並引發光級聯，而WIMP很幸運能擊中一個。
研究人員檢查了從精心校準的裝置在為期20個月的實驗過程中收集的大量資料，該實驗是在靈敏度較低、為期三個月的LUX搜尋之後進行的，該搜尋於2013年結束，結果也是陰性。研究人員能夠濾除資料中由設法進入實驗內部的非暗物質粒子產生的訊號。研究人員在宣告中表示，這使研究人員能夠尋找相互作用的暗物質，預計每世紀每公斤氙氣只會產生少量訊號。[太空無WIMP？ - NASA掃描暗物質]
LUX缺乏探測並不意味著暗物質不是由WIMP構成的，但它確實表明暗物質WIMP不能在一定範圍內對普通物質產生質量或影響。
倫敦大學學院物理學家、LUX合作者查姆·加格在另一份宣告中表示：“雖然積極的訊號本來會受到歡迎，但大自然並沒有那麼仁慈！”“儘管如此，零結果是意義重大的，因為它透過限制暗物質可能是什麼的模型，超越了之前存在的任何模型，從而改變了該領域的格局。”
前進
LUX是探測暗物質的幾種努力之一，其結果將有助於縮小未來直接探測實驗的搜尋範圍。其他實驗，如COUPP-60、義大利的XENON暗物質專案和超低溫暗物質搜尋（SUPERCDMS）使用了類似的技術，即重度遮蔽材料並等待自然產生的暗物質穿過。
另一方面，大型強子對撞機的一項實驗有機會創造暗物質，然後探測到它的訊號。
蓋茨克爾說：“我們認為這是我們自己與日內瓦CERN（歐洲核子研究中心）規模更大的大型強子對撞機（LHC）之間的一場大衛與歌利亞的競賽。”“LUX在過去三年中競相獲得暗物質訊號的第一個證據。我們現在將不得不拭目以待，看看今年LHC的新執行是否會顯示出暗物質粒子的證據，或者發現是否會發生在下一代更大的直接探測器中。”
研究人員在宣告中表示，LUX自身的下一代探測器LUX-Zeplin的靈敏度將是LUX的70倍——它將取代LUX在地下繼續進行搜尋。
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