在亚平宁山脉下方、四川锦屏山脉下方以及南达科他州矿井底部,一场宇宙狩猎正在进行中。
充满液氙的大型探测器被隔离在这些岩石屏障的深处,旨在首次直接探测暗物质,暗物质是人们长期寻找的不可见物质,其引力塑造了我们的宇宙。
希望有一天,一种被称为弱相互作用大质量粒子(简称 WIMP)的暗物质将与氙原子碰撞,产生光和电荷的爆发。
经过多年的运行,这些实验最近开始看到罕见的光点,该粒子在普通物质中飘逸滑行,直到撞上探测器。
不幸的是,新信号不是由暗物质产生的。
相反,探测器正在探测到一些类似的无形但更平凡的东西:中微子,太阳和其他恒星大量产生的轻量级亚原子粒子。
物理学家未能在他们认为的地方找到暗物质,这导致人们提出了大量新的搜索方法的建议:量子传感器、液氦探测器、木星大气层中的搜索等等。
几十年来,物理学家已经知道这种中微子背景的存在。
他们只是希望首先发现 WIMP 暗物质。
现在看来机会渺茫。
当今的一些 WIMP 探测器实在是太大了、太灵敏了,以至于它们正在进入所谓的“中微子雾”,其中的普通粒子可能会淹没来自主要目标的任何信号。
这些探测器无法屏蔽中微子,中微子很容易穿过地球本身。
这意味着使用这种长期存在的方法来寻找 WIMP 暗物质的下一个实验可能是最后一个。
然而,撞击中微子雾并不意味着对暗物质的探索结束。
研究人员只需要转移他们的狩猎焦点即可。
“我们还没有看到 WIMP 暗物质,”加州理工学院理论粒子物理学家凯瑟琳·祖雷克 (Kathryn Zurek) 说。
她说,科学家们也没有在大型强子对撞机(LHC)中发现新粒子,大型强子对撞机是横跨法国和瑞士边境的强大质子粉碎设施。
“所以人们自然会扩大他们的范围,”祖雷克说。
正如他们所做的那样,还有更多的候选人在等待 换句话说,狩猎正在从狭隘的探索转变为一种混战。
这是一个很大的转变。
如今,粒子物理学家对暗物质的身份不再像他们开始寻找暗物质时那样确定。
他们会坦率地承认,他们无法假设基本原理,例如,构成暗物质的物质是否比地球重或比无线电波轻,或者暗物质是否是一种或多种粒子。
不确定性可能会令人沮丧,甚至令人羞愧。
加州大学圣塔芭芭拉分校的暗物质实验家休·利平科特 (Hugh Lippincott) 表示:“候选者的潜在范围如此之大,以至于任何一个小型实验发现它的可能性都非常非常小。
” 但物理学家未能在他们认为的地方找到暗物质,这也引发了人们对新搜索方法的大量建议:量子传感器、液氦探测器、木星大气层搜索等等。
“现在人们非常兴奋。
最后,技术出现了。
”华盛顿大学物理学家格雷·雷布卡(Gray Rybka)说,他是寻找轴子(一种超轻暗物质候选者)实验的共同领导者。
尽管如此,有这么多地方值得研究,物理学家从哪里开始有意义呢?
🔗 原始来源
如果你要核对细节,可以再看原文: MIT Tech Review原文链接
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