对于物理学家们最青睐的暗物质解释——这种似乎弥漫宇宙的隐形物质来说，现在要么成功，要么永远错过机会。迄今为止规模最大、最灵敏的，针对许多物理学家认为构成暗物质的粒子——弱相互作用大质量粒子 (WIMP)——的搜索，将于三月份在意大利格兰萨索国家实验室的 XENON1T 实验中开始。
该项目是一系列探测器中的最新成果，这些探测器最早可追溯到 20 世纪 80 年代，但迄今为止都未能找到暗物质。如果这种难以捉摸的粒子在未来几年内在 XENON1T 实验中仍然没有被发现，物理学家们可能不得不放弃这一主流理论，转而寻找更奇特的解释。“我们的最佳模型都在 XENON1T 的探测范围之内，”普渡大学物理学家拉斐尔·朗说，他参与了这项实验。“如果我们看不到它，那就意味着我们的想法完全错了，我们真的必须回到原点。”
WIMP 是超弦理论的预测。粒子物理学标准模型的这种扩展理论提出了宇宙中所有已知基本物质粒子的伙伴粒子的存在。WIMP 将是这些伙伴粒子中最轻的，物理学家们青睐它们，因为该理论自然地预测了几乎与专家们因其引力而知道必须存在的暗物质数量相当的量。（暗物质约占宇宙中所有物质的 84%。）许多版本的 WIMP 已经被排除，因为之前对它们的搜索一无所获，但研究人员仍然希望剩余的可能性之一会出现。
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XENON1T 埋藏在地下 1400 米的洞穴中，装有一个巨大的圆柱形容器，里面装满了 3500 公斤液态氙。这种物质在原子受到扰动时会自然发光；科学家们的目标是捕捉到暗物质粒子与氙核碰撞的罕见情况，这种撞击应该会留下独特的能量信号。尽管暗物质被认为是无处不在的——每秒大约有 10 万个暗物质粒子飞过每平方厘米的空间——但它几乎从不与常规物质相互作用，通常只通过引力来显示其存在。在计划在 XENON1T 进行为期两年的搜索之后，如果能探测到仅仅 10 个似乎与暗物质预测特性相符的粒子，就足以宣布一项发现。
这个耗资 1500 万美元的项目由 10 个不同国家之间的合作资助，是之前实验的迭代版本，规模是之前的 25 倍。新的 XENON 拥有更大的收集体积，以及改进的屏蔽以阻挡可能伪装成暗物质的其他粒子，应该使其能够在启动后的两天内超过早期实验的灵敏度水平。它还应该在几周内超越目前领先的暗物质实验，即南达科他州 370 公斤重的地下氙实验 (LUX)。加州大学欧文分校的理论家蒂姆·泰特说：“如果 XENON1T 能够做出一个刚刚逃脱了之前几代实验的发现，我一点也不会感到惊讶。”他没有参与这些实验。
与此同时，WIMP 也可能随时在日内瓦附近的大型强子对撞机中出现，在那里，质子以接近光速的速度相互碰撞，从而产生新的粒子。该加速器去年开始了第二次运行，能量几乎是 2009 年启动时的两倍，现在应该有足够的能力产生大致与 XENON1T 可能探测到的 WIMP 相同的范围。
如果在未来几年内，它们都没有看到任何粒子迹象，那么理论家们可能就该转向对暗物质的另一种解释了。“一方面，我们知道它存在，但另一方面，我们对它知之甚少，因此很容易对各种可能性进行理论化，”泰特说。“如果我们看不到它，那就告诉我们暗物质已经变得比我们最初猜测的更奇怪、更奇妙。”