极其灵敏的LUX暗物质探测器，埋藏在一英里深的岩层下，在其为期20个月的暗物质搜寻中一无所获——进一步缩小了这种神秘物质可能具有的特性范围。
研究人员于今日（7月21日）在英国谢菲尔德举行的第11届暗物质识别大会（IDM2016）上公布了这些结果，该会议汇集了致力于理解暗物质的研究人员。暗物质是一种神秘物质，似乎构成了宇宙质量的五分之四以上，但科学家们尚未直接观测到它。
布朗大学物理学家、LUX联合发言人里克·盖茨克尔在一份声明中表示：“自2013年首次运行以来，LUX提供了世界上最佳的搜索灵敏度。”“随着2014年至2016年搜索的最终结果，LUX合作项目的科学家们已将仪器的灵敏度提升到最终性能水平，比最初的项目目标高出四倍。[暗物质图像搜索]”
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LUX是大型地下氙暗物质实验的缩写。它位于地下1英里（1.6公里）深处，在一个前南达科他州金矿中，现在被称为Sanford地下研究机构。悬浮在一个72,000加仑（272,500升）的纯净水箱中，一个6英尺高（1.8米）的钛罐装有三分之一吨（302公斤）的低温液态氙。氙的工作是在暗物质粒子与它的原子之一碰撞时，通过电荷冲击和周围传感器捕捉到的微弱闪光来发光——而数千加仑的水和一英里的岩石的工作是阻止任何其他东西进入并干扰它。
最新的结果表明，没有任何具有激发氙气的正确属性的东西能够穿透。
盖茨克尔说：“如果改进的灵敏度也带来了清晰的暗物质信号，那将是太好了。”“然而，我们观察到的结果与仅有背景噪声的情况一致。”
对WIMP的探索
即使科学家们从未直接探测到暗物质，他们也知道它在我们的宇宙中扮演着重要的角色：星系的旋转方式以及光线经过星系时弯曲的方式揭示了大量的额外物质增加了系统的引力。
LUX旨在搜索弱相互作用大质量粒子（WIMP）——暗物质的主要候选者。这些粒子的质量是质子的10到100倍，但仅与普通物质发生非常微弱的相互作用（这就是为什么科学家们无法轻易探测到它们）。大多数粒子，例如不断涌向地球的宇宙射线，会被探测器周围的岩石和水屏蔽层阻止，但WIMP能够穿透——有时，如果研究人员幸运的话，会撞击探测器中密集堆积的氙原子之一，并在此过程中释放出光信号（液态氙对这些光子是透明的）。其他进入的粒子可能会撞击多个氙原子并引发光级联，而WIMP很幸运能击中一个。
研究人员检查了从精心校准的设备在为期20个月的实验过程中收集的大量数据，该实验是在灵敏度较低、为期三个月的LUX搜索之后进行的，该搜索于2013年结束，结果也是阴性。研究人员能够滤除数据中由设法进入实验内部的非暗物质粒子产生的信号。研究人员在声明中表示，这使研究人员能够寻找相互作用的暗物质，预计每世纪每公斤氙气只会产生少量信号。[太空无WIMP？ - NASA扫描暗物质]
LUX缺乏探测并不意味着暗物质不是由WIMP构成的，但它确实表明暗物质WIMP不能在一定范围内对普通物质产生质量或影响。
伦敦大学学院物理学家、LUX合作者查姆·加格在另一份声明中表示：“虽然积极的信号本来会受到欢迎，但大自然并没有那么仁慈！”“尽管如此，零结果是意义重大的，因为它通过限制暗物质可能是什么的模型，超越了之前存在的任何模型，从而改变了该领域的格局。”
前进
LUX是探测暗物质的几种努力之一，其结果将有助于缩小未来直接探测实验的搜索范围。其他实验，如COUPP-60、意大利的XENON暗物质项目和超低温暗物质搜索（SUPERCDMS）使用了类似的技术，即重度屏蔽材料并等待自然产生的暗物质穿过。
另一方面，大型强子对撞机的一项实验有机会创造暗物质，然后探测到它的信号。
盖茨克尔说：“我们认为这是我们自己与日内瓦CERN（欧洲核子研究中心）规模更大的大型强子对撞机（LHC）之间的一场大卫与歌利亚的竞赛。”“LUX在过去三年中竞相获得暗物质信号的第一个证据。我们现在将不得不拭目以待，看看今年LHC的新运行是否会显示出暗物质粒子的证据，或者发现是否会发生在下一代更大的直接探测器中。”
研究人员在声明中表示，LUX自身的下一代探测器LUX-Zeplin的灵敏度将是LUX的70倍——它将取代LUX在地下继续进行搜索。
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