这是暗物质研究中显而易见但避而不谈的问题：一项声称的探测结果令人难以置信，无法证实，而且出乎意料地难以解释。现在，四个将使用与提出这项声明的合作团队相同类型探测器的仪器正在研制中或准备上线。从事这些实验的物理学家说，在三年内，这些实验将能够证实暗物质的存在，或彻底排除这项声明。
“这个问题将会得到解决，”新泽西州普林斯顿大学的弗兰克·卡拉普里斯说，他领导着其中一项工作。
最初的声明来自 DAMA 合作组织，该组织的探测器位于罗马以东的格兰萨索山脉深处的一个实验室中。十多年来，它报告了压倒性的证据表明暗物质的存在，暗物质是一种看不见的物质，据认为它通过引力将星系束缚在一起。首批新探测器将在几周后在韩国上线开始采集数据。其余的将在未来几年内在西班牙、澳大利亚以及格兰萨索陆续上线。所有探测器都将使用碘化钠晶体来探测暗物质，除了 DAMA 的实验外，之前没有任何全面的实验这样做过。
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科学家们有充分的证据表明暗物质存在，并且至少比普通物质丰富五倍。但其本质仍然是个谜。主要的假设是，其质量至少有一部分是由弱相互作用重粒子 (WIMP) 组成的，这些粒子在地球上应该偶尔会撞击原子核。
如果探测器中发生这种情况，DAMA 的碘化钠晶体应该会产生闪光。虽然天然放射性也会产生这种闪光，但 DAMA 声称探测到 WIMP（首次在 1998 年提出）的依据是，每天产生的闪光次数随季节而变化。
他们说，如果信号是由当太阳系穿过银河系的暗物质晕时降落在地球上的 WIMP 产生的，那么这正是预期的结果。在这种情况下，当地球的轨道运动与太阳的轨道运动一致时（在 6 月初），穿过地球的粒子数量应该达到峰值，而当地球的运动与太阳的运动相反时（在 12 月初），粒子数量应该达到低谷。
但有一个大问题。“如果真的是暗物质，那么其他许多实验应该已经看到了它，”德国卡尔斯鲁厄理工学院的理论物理学家托马斯·施韦茨-芒戈尔德说——但事实并非如此。但与此同时，所有试图找出 DAMA 实验漏洞的尝试，例如研究人员没有考虑到的环境影响，都失败了。“调制信号是存在的，”加州大学圣地亚哥分校的倪凯旋说，他从事一项名为 XENON1T 的暗物质实验。“但是如何解释该信号——是来自暗物质还是其他物质——尚不清楚。”
没有其他全面的实验在其探测器中使用碘化钠，尽管韩国的韩国隐形质量搜索 (KIMS) 使用了碘化铯。因此，暗物质与钠的相互作用方式可能与其他元素不同。伊利诺伊州芝加哥大学的胡安·科拉尔说：“除非有人启动一个由相同材料制成的探测器，否则你不会相信那里什么也没有，”他曾参与过多个暗物质实验。
许多人发现，要生长出具有所需纯度的碘化钠晶体具有挑战性。钾污染是一个特别的问题，钾具有天然存在的放射性同位素。
但现在，三个暗物质搜寻团队——KIMS；DM-Ice，由康涅狄格州纽黑文的耶鲁大学运营；以及西班牙萨拉戈萨大学的 ANAIS——都获得了晶体，其背景放射性水平约为 DAMA 的两倍。他们说，这已经足够纯净，可以测试其结果。
KIMS 和 DM-Ice 团队在首尔以东 160 公里的襄阳地下实验室共同建造了一个碘化钠探测器。韩国地下物理中心主任金荣德说，该仪器使用“主动否决”传感器，使其能够比 DAMA 更好地将暗物质信号与噪声分离，该中心负责管理 KIMS。
ANAIS 正在西班牙比利牛斯山脉的坎夫兰克地下实验室建造一个类似的探测器。KIMS/DM-Ice 和 ANAIS 加起来将拥有约 200 公斤的碘化钠，他们将汇集数据。他们说，这与 DAMA 的 250 公斤相当，使他们能够捕获数量相似的 WIMP。耶鲁大学 DM-Ice 负责人雷纳·丸山说，即使较新的探测器具有更高的背景噪声水平，仍然有可能证伪或重现非常大的 DAMA 信号。
但卡拉普里斯认为，高纯度比质量更重要。他和他的合作者开发了一种降低污染的技术，并在 1 月份宣布，他们是第一个获得比 DAMA 更纯净的晶体的人。他预计将进一步降低背景水平，降至 DAMA 的十分之一。
SABRE（碘化钠主动背景抑制）项目将在格兰萨索放置一个探测器，另一个探测器将放置在澳大利亚维多利亚州金矿中正在建设的斯塔韦尔地下物理实验室。SABRE 也将使用传感器从噪声中提取暗物质信号，总质量为 50 公斤。
卡拉普里斯说，SABRE 应该会在大约一年内完成其研发阶段，并在此之后不久建造其探测器。然后，它将向其他实验室提供其技术——这是 DAMA 没有做的事情。在南北半球都拥有双探测器可以澄清环境影响是否可能在 DAMA 的结果中模拟了暗物质的季节性——如果信号来自 WIMP，那么两个探测器应该同时看到峰值。
罗马第二大学发言人丽塔·贝尔纳贝说，DAMA 将至少等到 2017 年才会发布其最新结果。她对即将到来的碘化钠探测器并不抱太大期望。“我们的结果已经在 14 个年度周期中通过无数次交叉检查得到验证，因此我们没有理由对其他人可能会做什么感到兴奋，”她说。她补充说，如果其他实验没有看到年度调制，她的合作团队将得出结论，他们还没有足够的灵敏度。
这些团队能证明 DAMA 是正确的吗？“起初，我不愿意相信 DAMA 的结果，甚至不认真对待它们，”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，她和她的合作者首先提出了 DAMA 使用的季节性调制技术。但是，随着 DAMA 数据的积累，并且没有出现对其信号的其他解释，弗里斯现在对暗物质可能最终被发现的可能性感到兴奋。墨尔本大学 SABRE 澳大利亚分部负责人伊丽莎贝塔·巴贝里奥说，许多人尝试重复 DAMA 的实验但都失败了，这一事实表明这并不容易。“人们越深入研究他们的实验，就越会意识到它做得非常好。”
编者注（2016 年 4 月 18 日）：最后一段已修订，以更好地反映凯瑟琳·弗里斯对 DAMA 合作组织结果的看法。
本文经许可转载，并于 2016 年 4 月 5 日首次发表。