本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
也許科學真的又流行起來了。或者也許“暗物質”是一個非常成功的科學品牌案例——誰不會被這樣的名字吸引呢？再說，也許人們只是想知道到底是什麼構成了宇宙的絕大部分，而科學對這個問題只提供了粗略的答案。
無論原因是什麼，物理學家彼得·費舍爾在紐約美國自然歷史博物館舉辦的關於暗物質的講座，在可容納 400 多人的劇院裡座無虛席，博物館工作人員不得不拒絕讓失望的後來者入場，至少有一位先生試影像在夜總會努力擠過警戒線一樣想辦法混進去。
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來自麻省理工學院的費舍爾向他眾多的聽眾簡明扼要地總結了我們對暗物質的瞭解以及我們希望在未來幾年內發現什麼。他首先解釋了現代宇宙學理論一個眾所周知但仍然令人震驚的推論：我們能看到和觸控到的物質，即所有存在的原子和分子，僅佔宇宙的約 4%。其餘的是暗物質，一種看不見的物質，只能透過其對星系團等大規模結構的引力效應來辨別；以及暗能量，在暗能量的影響下，宇宙的膨脹似乎正在加速。
費舍爾選擇專注於前一個問題。“我不打算過多談論暗能量，因為沒有人對暗能量是什麼有絲毫線索，”費舍爾說。鑑於暗能量的案例直到 20 世紀 90 年代末才提出，這並不令人驚訝。另一方面，暗物質的基礎更加穩固，這要歸功於可以追溯到 20 世紀 30 年代的悠久科學歷史，當時加州理工學院天文學家弗裡茨·茲威基注意到，后髮座星系團中的星系運動得好像它們擁有比可觀測到的質量大得多的質量。
物理學家甚至可能在不久的將來找到暗物質的粒子“罪魁禍首”。“我們可能透過多種不同的方式找到它，”費舍爾說，並補充說“找到它的人將很快前往斯德哥爾摩”，諾貝爾獎的頒獎地。
首先，歐洲的大型強子對撞機 (LHC) 實際上可能在其破紀錄的強大粒子碰撞中產生暗物質。費舍爾說，問題在於，如果 LHC 物理學家創造了暗物質，他們可能無法識別暗物質的特徵。在更具針對性的實驗中，物理學家正在追蹤環境暗物質——費舍爾指出，根據流行的理論，他演講的劇院每升空氣中含有約三個暗物質粒子。這似乎很多，但在每升空氣中大約 1020 個其他粒子中，暗物質仍然難以捉摸。
在諸如 XENON100 和 CDMS 等實驗中，物理學家已將低溫感測器放置在地下實驗室中，並用岩石遮蔽宇宙射線，希望經過的暗物質粒子在撞擊探測器中的原子時會引起細微但明顯的反衝或電離效應。這些實驗已經對暗物質與普通物質相互作用的強度設定了一些限制，但費舍爾認為，探測器的靈敏度必須提高 100 倍才能找到確鑿的暗物質訊號。鑑於他們的靈敏度每六七年提高 10 倍，部分原因是增加了探測器的質量，“我認為我們將再花十年時間在這上面，”費舍爾說。
這些搜尋的一個問題是，被稱為中微子的粒子可以模仿弱相互作用大質量粒子（WIMP）的型別，而 WIMP 是暗物質最可能的候選者。費舍爾說，如果地下探測器在沒有發現暗物質效應的情況下增長到一定尺寸——大約是當前一代的 10 倍大——中微子相互作用將產生不可約的本底噪聲水平，任何假定的暗物質訊號都將淹沒在其中。他是一個旨在透過構建能夠區分入射粒子方向（無論是中微子、暗物質還是完全不同的東西）的探測器的團隊的成員。DMTPC 實驗將安裝在新墨西哥州的地下，因此應該能夠更好地區分來自太陽的中微子和暗物質，模型表明，當地球旋轉，太陽系穿過銀河系時，暗物質應該以可預測的方向穿過地球。
子彈星系團的合成影像透過普通物質（粉紅色）和推斷質量（藍色）的錯位揭示了暗物質的存在。圖片來源：X 射線：NASA/CXC/CfA/M.Markevitch 等人；光學：NASA/STScI；麥哲倫/亞利桑那大學/D.Clowe 等人；透鏡圖：NASA/STScI；ESO WFI；麥哲倫/亞利桑那大學/D.Clowe 等人。