一个物理学家小组表示，他们仍然在探测到暗物质的存在——这种神秘物质被认为构成了宇宙中 85% 的物质——这是在他们看到这种信号的最初迹象 20 年之后。
由意大利和中国研究人员组成的 DAMA 合作组宣布了期待已久的六年数据采集结果，这是在 2010 年该实验升级后进行的。这些发现是对多个试图重复 DAMA 结果的小组的鼓舞，这些结果一直存在争议，并且与其他实验的结果相矛盾。但物理学家表示，DAMA 提高的灵敏度也使其结果更难解释。
对星系和宇宙原始辐射的观测表明，绝大多数物质都是一种看不见且几乎只通过引力相互作用的类型。存在许多解释这种暗物质本质的理论，并且许多实验一直在尝试通过与普通物质的微妙相互作用来探测它。
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罗马托尔维加塔大学的物理学家丽塔·贝尔纳贝自 DAMA 成立之初就领导该项目，她在 3 月 26 日在意大利中部格兰萨索国家实验室的一次会议上介绍了最新结果，该实验位于一座山下的洞穴中。她的演讲幻灯片可在网上找到，贝尔纳贝告诉《自然》杂志，她的团队在完成有关结果的论文时不会发表评论。
寻找暗物质的物理学家希望测量当被认为包围银河系的暗物质“晕”中的粒子与地球上的普通物质原子相互作用时释放出的微量能量。
DAMA 的工作原理是记录当亚原子粒子撞击钠或碘原子的原子核时，在碘化钠晶体内发生的短暂闪光。一些闪光是由于杂散中子和其他背景放射性物质的碰撞而发生的。但是来自银河系暗物质的信号会很突出，因为它会显示出特征性的年度调制。
这是因为当太阳围绕银河系移动时，暗物质晕应该以顶头风的形式撞击太阳系，从地球上看，当地球围绕太阳旋转时，速度会略有变化。地球移动得越快，它检测到的暗物质就越多，因此一年中检测到的闪光次数也会发生变化。密歇根大学安阿伯分校的理论天体粒子物理学家凯瑟琳·弗里斯说，这些信号应该在 6 月初达到峰值，并在 12 月初处于最低点，她是 1986 年首次提出1寻找这种波动的小组成员。
怀疑的光环
但是当 DAMA 在 1997 年早期版本的实验启动后不久首次宣布它已经看到这种波动时，物理学界持怀疑态度。批评者怀疑这种效应是否是暗物质的真正迹象。相反，他们说，陆地来源或仪器中的怪癖可能会模仿真实信号。还有一种可能性是，在用新技术替换探测器的某些部件后，这种小偏差会消失。但这并没有发生。“调制仍然存在，清晰而响亮，”弗里斯说。
一些越来越复杂的实验也应该看到暗物质——尽管使用了不同的技术——但到目前为止，还没有发现任何暗物质。但是 DAMA 团队一直在看到波动。该小组在 2013 年2，从以前的实验版本 DAMA/LIBRA 第一阶段中确认了他们已经看到了该信号。来自升级后的 DAMA/LIBRA 第二阶段的最新发现，正值其他实验首次尝试使用与 DAMA 中相同类型的碘化钠晶体来证实或反驳这一说法。
其中领先的是 COSINE-100，这是在美国和韩国进行的实验，位于韩国襄阳地下实验室。大田基础科学研究所的物理学家 Hyunsu Lee 说，如果 DAMA 的信号在新数据中消失了，将会抑制进行进一步的碘化钠实验的动力。
西班牙萨拉戈萨大学的物理学家苏珊娜·塞布里安说：“对我们来说，这些结果非常令人鼓舞。” 她在比利牛斯山脉的卡弗朗克地下实验室从事另一项名为 ANAIS 的复制尝试。
意想不到的偏差
但是 DAMA 的最新结果有一个转折。升级使其对低能量碰撞——来自较慢粒子的信号——敏感。对于典型的暗物质模型，从地球上看，波动的时机应在某些能量以下反转：“它应该在 12 月达到峰值，在 6 月达到最低点，”弗里斯说。最新的结果并没有显示这一点。
伊利诺伊州芝加哥大学从事暗物质探测的实验物理学家胡安·科勒说，这种偏差“令人耳目一新，发人深省”。他补充说：“模型构建者将会从中获得乐趣。”“它可能指向一个平凡的起源，或者一个极其复杂的暗物质解释。”
但是许多物理学家仍然表示怀疑。伊利诺伊州巴达维亚费米国家加速器实验室的物理学家丹·胡珀在 3 月 26 日发推文说：“我是一个非常有创意的暗物质模型构建者（如果我自己这么说的话），我无法提出一个可行的模型来产生这个信号。”
弗里斯不是 DAMA 合作小组的成员，她更乐观。她说，低能量数据仍然是初步的，并且仍然可能与翻转兼容。
“比以往任何时候都更迫切的是，像 ANAIS 这样基于相同技术的独立实验能够重现这种效应，”塞布里安说。她说，她的团队将在 8 月完成第一年的数据采集，并计划在年底前发布结果。
届时，COSINE-100 将积累两年的数据，并且也打算发布其首批结果。其他实验计划在澳大利亚和日本进行；日本研究人员希望在神冈地下观测站建立的 PICO-LON 探测器将旨在对那些泄露秘密的低能量事件特别敏感，领导德岛大学这项工作的福岛健一说。
尽管 DAMA 的最新升级消除了该效应可能是在探测器内部产生的某些潜在担忧，但科勒说，“然而，谜团仍然存在，为什么他们的结果与该领域几乎所有其他发现都不兼容。”
本文经许可转载，并于 2018 年 3 月 28 日首次发表。