暗物質的難以捉摸意味著搜尋可能很快變得更具挑戰性

對暗物質的搜尋開始變得冷淡

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自 20 世紀 80 年代以來,物理學家部署了一系列日益先進的探測器,以尋找應該無處不在但已被證明難以捉摸的東西。暗物質,這種被認為構成宇宙四分之一的隱形物質,甚至在最精密的實驗中也尚未顯現。

去年十月,搜尋工作再次遭受打擊,當時世界上最靈敏的弱相互作用大質量粒子 (WIMP) 探測器一無所獲。暗物質很可能是一種 WIMP,一種幽靈般的粒子,與正常物質的相互作用非常罕見,這就是為什麼全球至少有 15 個實驗正在尋找這種粒子。但是,如果這些行動在未來幾年內未能取得粒子方面的進展,科學家可能不得不重新調整搜尋方向,並接受對暗物質的替代解釋——其中一些解釋不太吸引人。

南達科他州的地下大型氙 (LUX) 探測器是最新一次嘗試探測 WIMP 但未獲成功的探測器。儘管 WIMP 難以捉摸,但偶爾會有粒子與 LUX 370 公斤液態氙容器內的原子碰撞,產生可檢測的光訊號。研究人員在三個月後沒有看到任何此類情況,排除了 WIMP 的一些可能的特徵,例如粒子的某些質量。布朗大學 LUX 聯合發言人 Richard Gaitskell 說,到目前為止,預測中超過一半的 WIMP 型別已被排除。


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探測暗物質的希望因其可能不是 WIMP 而蒙上陰影。另一種候選粒子軸子比 WIMP 輕得多,因此更難被發現。 “你不太常聽到關於軸子的訊息,因為它已被證明有點難以探測到,”斯坦福大學物理學家彼得·格雷厄姆說。目前只有一個大型專案正在進行中。

一個更棘手的可能性是,暗物質僅透過引力與正常物質相互作用,這意味著在粒子探測器中捕獲暗物質可能永遠超出我們的能力範圍。 “這是最悲觀的可能性,我們都希望它不是真的,”格雷厄姆說。

Clara Moskowitz大眾科學的高階編輯,她在那裡負責報道天文學、太空、物理學和數學。她已經在大眾科學工作了十年;之前她在 Space.com 工作。莫斯科維茨曾對火箭發射、太空梭升空和著陸、亞軌道太空飛行訓練、山頂天文臺等進行過現場報道。她擁有衛斯理大學的天文學和物理學學士學位,以及加州大學聖克魯茲分校的科學傳播研究生學位。

更多作者:Clara Moskowitz
大眾科學雜誌 第 310 卷 第 1 期本文最初以“宇宙追捕網”為標題發表於大眾科學雜誌 第 310 卷 第 1 期(),第 13 頁
doi:10.1038/scientificamerican0114-13
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