当一项科学结果似乎显示出真正的新事物时，随后的实验应该要么证实它——从而引发教科书的改写——要么表明它是一个测量异常或实验失误。但有些发现似乎永远卡在光明与阴影之间的中间地带。即使是复制这些结果的努力——通常是科学界等同于 瓦雷利亚钢的东西——也几乎没有效果。欢迎来到不死物理学的领域。
在万圣节前夕，《自然》杂志将引导您了解物理学、天文学和宇宙学中的一些发现，研究人员曾多次认为它们已经消亡——却发现它们不断复活。
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邪恶轴心
宇宙大爆炸的微弱余辉，即宇宙微波背景（CMB），在所有方向上几乎是均匀的。从一个点到另一个点，其温度变化小于十万分之一。宇宙学家预计这些微小的温度差异是随机分布的，但在2003年，当NASA的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）卫星 survey 了 CMB 并绘制了不同尺度上的波动图时，出现了一些意想不到的模式。一个神秘的冷斑潜伏在南半球天空中；天空大区域之间的波动甚至比预期的还要小；并且某些尺度上的波动似乎沿着一个优先方向排列，形成了所谓的“邪恶轴心”。
一些科学家认为，这些特征可能是 WMAP 测量的人为产物。但随着来自 WMAP 和后来欧洲航天局普朗克任务的进一步观测，这些异常现象仍然存在。“我猜，这个主题已经处于僵尸状态十年了，”加拿大滑铁卢圆周理论物理研究所的宇宙学家，也是普朗克科学团队成员 Kendrick Smith 说。
包括 Smith 在内的一些人认为，这些特征随机发生的可能性可能比直觉认为的要高，因为观察到的特征仅代表所有可能出现的怪异现象中的少数几个。其他人正在寻找可以解释这些意外模式的现象：特别是，冷斑与巨大的宇宙空洞有关。Smith 说，未来更高精度地测量 CMB 偏振的实验可能会揭示谁是对的。
季节性令人毛骨悚然的暗物质
就像可以穿墙而过的幽灵之风一样，银河系中的暗物质应该从所有方向持续不断地穿过地球——甚至我们的身体。人们认为暗物质占宇宙物质的 85% 左右，但从未被明确探测到。然而，自 20 世纪 90 年代末以来，位于意大利格兰萨索山脉下方的巨大地下实验室中的 DAMA 实验的物理学家一直在探测可能是暗物质与碘化钠晶体的相互作用。这些信号的强度根据季节性模式变化，这是预期的，因为当地球绕太阳旋转时，地球相对于周围暗物质的速度应该会发生变化。
然而，还有其他随季节变化的现象可能会产生虚假结果，随后的实验几乎全部否定了 DAMA 的探测结果——研究人员要么根本没有发现暗物质信号，要么仅发现微弱的暗示，许多人认为这些暗示没有说服力。尽管如此，DAMA 项目仍在继续积累证据，保持着暗物质已被探测到的观点。
没有人质疑该实验正在探测季节性的潮起潮落。然而，这些变化是由暗物质还是其他物质引起的，仍然不清楚。“没有人能够就他们所看到的东西提出确凿的论据，”康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的物理学家 Reina Maruyama 说。计划在南半球进行的两个实验，那里的季节是相反的，可能会带来解决方案：一个名为 DM-Ice 的实验将嵌入南极冰层中；另一个将在澳大利亚的 Stawell 地下物理实验室进行，该实验室目前正在建设中。
发光星系传奇
更多关于暗物质的戏剧性事件在太空中展开。2009 年，两位物理学家在 NASA 的费米伽马射线太空望远镜的数据中发现了一种神秘的光芒。他们说，这种电磁辐射以 γ 射线形式出现，并且似乎超过了已知来源应该产生的量，这可能是暗物质粒子聚集在银河系中心附近，然后相互碰撞和湮灭的结果。
自那时以来，一些团队提出了 γ 射线的替代性、非暗物质的解释——最近是脉冲星，即死亡恒星的残骸——但暗物质的主张很快又死灰复燃。在过去的几个月中，荷兰阿姆斯特丹大学的理论天体物理学家 Christoph Weniger 与人合著了论文，这些论文既提出了支持和反对暗物质来源的证据。“我只想弄清楚发生了什么，”他说，并补充说他现在稍微更倾向于脉冲星解释。
费米团队本身期待已久的官方分析，在 2014 年 10 月提出但尚未发表，让这个问题悬而未决，加利福尼亚大学欧文分校的物理学家 Simona Murgia 说，她是该分析的负责人。“最终，我们也观察到了过量，”她说，“尽管我们不能说它是否是暗物质。”
恶魔般的质子差异
鉴于质子是宇宙中最常见和研究最充分的粒子之一，人们会期望物理学家对其大小有扎实的把握。但在 2010 年，德国加兴马克斯·普朗克量子光学研究所的 Randolf Pohl 和他的团队测量了质子的半径，发现它比之前的估计小 4%。该团队使用了一种新颖的技术，该技术涉及用带负电的粒子 μ 子替换氢原子中的电子，然后测量将 μ 子撞击到围绕单质子核的更高能量轨道所需的能量的细微变化。这种变化对质子的半径很敏感，而 μ 子——大约比电子重 200 倍——使得测量容易数百万倍。
在 2013 年，第二项使用 μ 子技术的研究证实了先前对质子大小的估计存在差异，这些估计来自涉及电子而不是 μ 子的测定。研究人员试图找出 μ 子技术的缺陷，但现在已经放弃了。“没有人质疑这项实验，”华沙大学的理论物理学家 Krzysztof Pachucki 说。
与此同时，没有人能弄清楚基于电子的测量可能有什么问题。伊利诺伊州阿贡国家实验室的物理学家 John Arrington 说，下一批实验，其中一些已经在进行中，可能会解决这个问题。“我们希望能够尽快将这个僵尸放回地下。”
魔鬼般的OMG粒子
超高能宇宙射线的能量比最强大的人造加速器产生的粒子高数千万倍，这是一个谜——宇宙中没有已知的现象可以产生它们。2007 年，皮埃尔·奥杰天文台，其探测器遍布阿根廷潘帕斯草原 3,000 平方公里，似乎正在追查这些邪恶怪物的来源，有时被称为“我的天啊”粒子。他们发现，射线似乎集中在特定星系附近的“热点”中，这表明它们可能起源于星系中心超大质量黑洞周围过热的物质。但随着天文台积累了更多数据，这种联系减弱了。
正如 OMG 粒子可能存在热点的想法似乎已被抛弃一样，犹他州一个较小的日本主导的实验 Telescope Array 在北半球探测到了一个新的热点。在这个阶段， концентрация 更像是幻影而不是完全成熟的僵尸，因为它的统计学意义很低。而且该实验每年只看到两到三个事件，因此可能需要一些时间才能找到解决方案。为了加快速度，该合作计划将几乎将阵列的尺寸扩大四倍，以填补约 2,500 平方公里的区域，预计该项目需要三年时间。
永恒的G常数波动
引力的强度究竟是多少？令人惊讶的是，物理学家仍然无法就“大 G”常数的值达成一致，这个常数既出现在艾萨克·牛顿的万有引力定律（可追溯到 1687 年）中，也出现在阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论中。不同的实验技术发现了相互矛盾的值。而基于量子物理学的实验利用物质的波动性，只会使差异更加严重。
一项倡议旨在让世界各地的实验室联合起来寻找解决方案正在进行中。但美国国家科学基金会（NSF）原子、分子和光学实验物理项目负责人 John Gillaspy 说，需要新的想法。NSF 将在明年赞助一次头脑风暴会议，来自不同物理学分支的研究人员将花一周时间试图提出解决差异的策略。“或者，人们最终可能会说他们不知道如何解决这个问题。这是我们不希望看到的可能结果，”Gillaspy 说。
差异也可能并非指向测量问题，而是指向全新的事物。一些物理学家认为，不同的技术给出不同的结果是因为引力物理学本身需要修改。如果是这样，这个僵尸可能是一个伪装成的新生命形式。
本文经许可转载，并于2015 年 10 月 30 日首次发表。