世界上最灵敏的暗物质搜寻今天宣布，他们什么也没找到。科学家说，大型地下氙（LUX）探测器的首批结果为空，这表明被认为构成宇宙大部分的隐形物质比许多专家想象的更难以捉摸。
LUX实验埋在南达科他州一个废弃的金矿地下约一公里半的地方，该金矿现在是桑福德地下研究设施，它在液态氙容器中寻找暗物质粒子与原子碰撞的迹象。在最初的三个月运行中，探测器根本没有发现任何此类信号。“我们努力寻找这些暗物质粒子，但我们什么也没看到，”布朗大学的物理学家、LUX联合发言人里克·盖茨克尔说。结果，今天在研讨会上公布，并已提交给《物理评论快报》发表 [pdf]，排除了构成暗物质的粒子的许多可能的质量和特性。空结果也与早先报告可能存在暗物质信号的实验相冲突。
大约四分之一的宇宙似乎是暗物质，尽管它看不见摸不着，但它通过引力来体现它的存在。关于暗物质的一个主要解释是，它是由称为WIMP（弱相互作用大质量粒子）的粒子组成的。如果它们存在，每秒可能有数十亿个WIMP穿过你的身体，而你的任何原子都不会注意到。粒子不愿意与正常物质相互作用，这对旨在探测暗物质的物理学家提出了挑战。然而，假设表明，WIMP应该在非常罕见的情况下撞击正常原子，而不是穿过原子之间的空间。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
LUX研究人员希望通过测量被暗物质撞击的氙原子释放的光粒子（光子）来捕捉这些稀少的撞击。为了减少其他任何东西导致氙发出光的机会，例如来自太空的带电粒子，称为宇宙射线，该探测器被大量屏蔽并埋在矿井深处。盖茨克尔说，在背景放射性、宇宙射线和其他污染物方面，LUX 370公斤氙罐的中心是“世界上最安静的地方”。科学家说，该实验对大质量的假设暗物质粒子的灵敏度是其他探测器的两倍，如果暗物质粒子相对较轻，则提供了更大的改进。LUX尚未记录到任何此类撞击的事实表明，在其敏感的质量范围内（质子质量的5到10,000倍之间，称为千兆电子伏特）的粒子与常规物质的相互作用极为罕见。
新的LUX结果也使之前关于可能检测到暗物质的说法受到质疑。意大利的DAMA（暗物质）项目声称，在十多年前就看到了WIMP的迹象，而最近明尼苏达州的CDMS（低温暗物质搜索）和CoGeNT（相干锗中微子技术）实验也看到了少量可能归因于暗物质的事件。“恐怕我看不出他们的说法能真正经得起这次检验，”盖茨克尔说。
然而，其他团队并不准备承认失败。芝加哥大学的胡安·科拉尔是CoGeNT项目的负责人，他说他认为LUX团队没有正确考虑电场效应，因此可能高估了氙探测器对低质量WIMP的灵敏度。斯坦福大学的布拉斯·卡布雷拉是CDMS项目的负责人，他也坚持认为他的项目看到的东西仍然可能是暗物质。“LUX不太可能排除低质量WIMP的整个感兴趣区域”，因为氙对该质量范围内的暗物质不如其他材料敏感，他说。（CDMS使用硅和锗探测器。）“尽管存在这些友好的批评，但我们都对一项新的精心构建的WIMP搜索实验的成功感到兴奋，”卡布雷拉说。“我们也仍然相信，考虑到所有实验的困难以及暗物质粒子的不确定性，（使用）多种目标材料和不同的探测器技术非常重要。”
成为第一个发现暗物质的实验的竞争非常激烈，但研究人员说，他们更关心答案而不是名声。“在我职业生涯的这个阶段，我不太关心哪个实验会发现暗物质粒子，我更希望在我有生之年知道答案，”卡布雷拉说。
LUX是在过去三十多年来进行的一系列搜索中的最新一次，所有这些搜索都没有找到暗物质的决定性证据。但科学家们并没有气馁。“我不能说我感到失望，”耶鲁大学的LUX联合发言人丹尼尔·麦金西说。“我们只是很高兴仪器性能如此出色。”LUX继续收集数据，研究人员已经在计划一个更大的氙探测器，称为LUX-ZEPLIN。“希望下次我们会宣布一个[积极的]结果，”盖茨克尔说。“正如他们所说，我们将把结果交给上帝。”