本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
也许科学真的又流行起来了。或者也许“暗物质”是一个非常成功的科学品牌案例——谁不会被这样的名字吸引呢？再说，也许人们只是想知道到底是什么构成了宇宙的绝大部分，而科学对这个问题只提供了粗略的答案。
无论原因是什么，物理学家彼得·费舍尔在纽约美国自然历史博物馆举办的关于暗物质的讲座，在可容纳 400 多人的剧院里座无虚席，博物馆工作人员不得不拒绝让失望的后来者入场，至少有一位先生试图像在夜总会努力挤过警戒线一样想办法混进去。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
来自麻省理工学院的费舍尔向他众多的听众简明扼要地总结了我们对暗物质的了解以及我们希望在未来几年内发现什么。他首先解释了现代宇宙学理论一个众所周知但仍然令人震惊的推论：我们能看到和触摸到的物质，即所有存在的原子和分子，仅占宇宙的约 4%。其余的是暗物质，一种看不见的物质，只能通过其对星系团等大规模结构的引力效应来辨别；以及暗能量，在暗能量的影响下，宇宙的膨胀似乎正在加速。
费舍尔选择专注于前一个问题。“我不打算过多谈论暗能量，因为没有人对暗能量是什么有丝毫线索，”费舍尔说。鉴于暗能量的案例直到 20 世纪 90 年代末才提出，这并不令人惊讶。另一方面，暗物质的基础更加稳固，这要归功于可以追溯到 20 世纪 30 年代的悠久科学历史，当时加州理工学院天文学家弗里茨·兹威基注意到，后发座星系团中的星系运动得好像它们拥有比可观测到的质量大得多的质量。
物理学家甚至可能在不久的将来找到暗物质的粒子“罪魁祸首”。“我们可能通过多种不同的方式找到它，”费舍尔说，并补充说“找到它的人将很快前往斯德哥尔摩”，诺贝尔奖的颁奖地。
首先，欧洲的大型强子对撞机 (LHC) 实际上可能在其破纪录的强大粒子碰撞中产生暗物质。费舍尔说，问题在于，如果 LHC 物理学家创造了暗物质，他们可能无法识别暗物质的特征。在更具针对性的实验中，物理学家正在追踪环境暗物质——费舍尔指出，根据流行的理论，他演讲的剧院每升空气中含有约三个暗物质粒子。这似乎很多，但在每升空气中大约 1020 个其他粒子中，暗物质仍然难以捉摸。
在诸如 XENON100 和 CDMS 等实验中，物理学家已将低温传感器放置在地下实验室中，并用岩石屏蔽宇宙射线，希望经过的暗物质粒子在撞击探测器中的原子时会引起细微但明显的反冲或电离效应。这些实验已经对暗物质与普通物质相互作用的强度设置了一些限制，但费舍尔认为，探测器的灵敏度必须提高 100 倍才能找到确凿的暗物质信号。鉴于他们的灵敏度每六七年提高 10 倍，部分原因是增加了探测器的质量，“我认为我们将再花十年时间在这上面，”费舍尔说。
这些搜索的一个问题是，被称为中微子的粒子可以模仿弱相互作用大质量粒子（WIMP）的类型，而 WIMP 是暗物质最可能的候选者。费舍尔说，如果地下探测器在没有发现暗物质效应的情况下增长到一定尺寸——大约是当前一代的 10 倍大——中微子相互作用将产生不可约的本底噪声水平，任何假定的暗物质信号都将淹没在其中。他是一个旨在通过构建能够区分入射粒子方向（无论是中微子、暗物质还是完全不同的东西）的探测器的团队的成员。DMTPC 实验将安装在新墨西哥州的地下，因此应该能够更好地区分来自太阳的中微子和暗物质，模型表明，当地球旋转，太阳系穿过银河系时，暗物质应该以可预测的方向穿过地球。
子弹星系团的合成图像通过普通物质（粉红色）和推断质量（蓝色）的错位揭示了暗物质的存在。图片来源：X 射线：NASA/CXC/CfA/M.Markevitch 等人；光学：NASA/STScI；麦哲伦/亚利桑那大学/D.Clowe 等人；透镜图：NASA/STScI；ESO WFI；麦哲伦/亚利桑那大学/D.Clowe 等人。