大型暗物質探測器早期結果對早期聲稱提出質疑

義大利的XENON100探測器本應能夠證實先前的暗物質訊號

加入我們的科學愛好者社群!


關於支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。


一項在義大利地下實驗室深處尋找暗物質訊號的實驗,在早期執行的11天內沒有發現候選訊號,實驗合作團隊在週一線上釋出的一篇論文中報告了這一結果。據該團隊稱,名為XENON100的地下探測器最近才開始採集資料,但已經對先前關於暗物質訊號的聲稱和暗示提出了挑戰,該團隊在物理學預印本庫arXiv.org上發表了他們的發現。

XENON100是許多低溫地下探測器之一,旨在探測預期的由經過的暗物質粒子與探測器材料(在本例中為液態氙)的原子之間罕見碰撞引起的細微反衝效應。長期以來,人們一直認為暗物質可以解釋宇宙最大尺度上事物的外觀與行為之間的差異——例如,星系團中的星系運動起來就好像它們包含的質量比它們看起來要多得多。大量證據支援這樣一種觀點,即原子和分子僅代表宇宙中具有引力相互作用的質量的一小部分。

然而,直接探測暗物質粒子已被證明是難以捉摸且備受爭議的。在與XENON100位於同一地下義大利實驗室的DAMA(暗物質的縮寫)實驗中工作的研究人員,多年來一直聲稱他們已經透過發現地球在軌道上運動時——並且,據推測,穿過包圍銀河系的暗物質粒子暈——的年度波動來識別出暗物質

實驗合作團隊認為,憑藉其高靈敏度,如果DAMA的解釋是正確的,XENON100應該已經看到了一些東西。布朗大學物理學家理查德·蓋茨克爾致力於更大的基於氙的暗物質探測器LUX(大型地下氙探測器),他預計該探測器將於明年在南達科他州地下安裝,他說DAMA的結果尚未得到其他搜尋的證實。“一直很難獲得任何支援將DAMA實驗解釋為粒子暗物質的結果,”蓋茨克爾說。

麻省理工學院物理學家彼得·費舍爾說,程式問題也使聲稱的探測蒙上陰影。“至少可以說,DAMA合作組織一直很難相處,”費舍爾說。“人們對他們的裝置和資料質量檢查提出了許多問題,但他們並不坦誠。這在一定程度上導致人們不相信他們的結果。”*

去年年底,另一個追逐暗物質的研究小組也宣佈了一個有趣的訊號。在明尼蘇達州的地下探測器CDMS上工作的物理學家,在12月份表示,他們已經記錄了兩個來自暗物質的潛在命中。當時,他們小心地指出,“結果不能被解釋為這種相互作用的重大證據”,並且其中一個或兩個都可能是背景噪聲。“他們看到兩個事件的事實很可能只是背景中的一個簡單的統計波動,”蓋茨克爾說。“這是最可能的解釋。”

暗物質的尋找仍然是完全開放的——正如費舍爾上個月在一次公開講座中預測的那樣,“發現它的人將很快前往斯德哥爾摩”,那裡是諾貝爾獎的頒發地。

蓋茨克爾說,早期的XENON100資料為基於惰性液體的新一代大型探測器帶來了好兆頭,包括他自己的即將實現的專案。“在僅僅11天的曝光中,他們已經能夠達到CDMS的靈敏度,而CDMS需要超過12個月的資料才能獲得相同的暗物質搜尋靈敏度,”蓋茨克爾說。“相比之下,更大的LUX探測器將在不到36小時內達到相同的靈敏度。”

*更新(下午 4:20):本段在初次釋出後新增。

© .