暗物质的难以捉摸意味着搜寻可能很快变得更具挑战性

对暗物质的搜寻开始变得冷淡

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自 20 世纪 80 年代以来,物理学家部署了一系列日益先进的探测器,以寻找应该无处不在但已被证明难以捉摸的东西。暗物质,这种被认为构成宇宙四分之一的隐形物质,甚至在最精密的实验中也尚未显现。

去年十月,搜寻工作再次遭受打击,当时世界上最灵敏的弱相互作用大质量粒子 (WIMP) 探测器一无所获。暗物质很可能是一种 WIMP,一种幽灵般的粒子,与正常物质的相互作用非常罕见,这就是为什么全球至少有 15 个实验正在寻找这种粒子。但是,如果这些行动在未来几年内未能取得粒子方面的进展,科学家可能不得不重新调整搜寻方向,并接受对暗物质的替代解释——其中一些解释不太吸引人。

南达科他州的地下大型氙 (LUX) 探测器是最新一次尝试探测 WIMP 但未获成功的探测器。尽管 WIMP 难以捉摸,但偶尔会有粒子与 LUX 370 公斤液态氙容器内的原子碰撞,产生可检测的光信号。研究人员在三个月后没有看到任何此类情况,排除了 WIMP 的一些可能的特征,例如粒子的某些质量。布朗大学 LUX 联合发言人 Richard Gaitskell 说,到目前为止,预测中超过一半的 WIMP 类型已被排除。


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探测暗物质的希望因其可能不是 WIMP 而蒙上阴影。另一种候选粒子轴子比 WIMP 轻得多,因此更难被发现。 “你不太常听到关于轴子的消息,因为它已被证明有点难以探测到,”斯坦福大学物理学家彼得·格雷厄姆说。目前只有一个大型项目正在进行中。

一个更棘手的可能性是,暗物质仅通过引力与正常物质相互作用,这意味着在粒子探测器中捕获暗物质可能永远超出我们的能力范围。 “这是最悲观的可能性,我们都希望它不是真的,”格雷厄姆说。

Clara Moskowitz大众科学的高级编辑,她在那里负责报道天文学、太空、物理学和数学。她已经在大众科学工作了十年;之前她在 Space.com 工作。莫斯科维茨曾对火箭发射、航天飞机升空和着陆、亚轨道太空飞行训练、山顶天文台等进行过现场报道。她拥有卫斯理大学的天文学和物理学学士学位,以及加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生学位。

更多作者:Clara Moskowitz
大众科学杂志 第 310 卷 第 1 期本文最初以“宇宙追捕网”为标题发表于大众科学杂志 第 310 卷 第 1 期(),第 13 页
doi:10.1038/scientificamerican0114-13
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