對於假設佔整個宇宙質量 80% 以上的物體來說,要偵測到其存在絕非易事暗物質。
這就是今天世界得出的結論,在科學家宣布一項耗資 1000 萬美元的大規模實驗來尋找難以捉摸的痕跡之後經過 20 個月的徹底搜尋後,粒子未能成功。
“我們探索了先前未探索的參數空間區域,目的是首次明確地發現暗物質,”物理學家 Cham Ghag 說來自英國倫敦大學學院,參加研究的科學家之一大型地下氙氣 (LUX)項目位於南達科他州。
「雖然積極的信號會受到歡迎,但大自然並不那麼仁慈!儘管如此,零結果意義重大,因為它通過限制暗物質可能超越以前存在的任何東西的模型來改變該領域的景觀。”
雖然我們看不到、感覺不到或察覺不到暗物質儘管如此,在可觀測的宇宙中,科學家估計它佔了宇宙質量的大部分。
為什麼? 由於重力的影響,我們能認為不能用其他方式解釋嗎? 例如光在宇宙中傳播時的彎曲方式,以及星系的旋轉方式。
但與構成我們物理記錄的一切的可觀察物質不同,暗物質粒子被認為穿過我們幾乎就像幽靈一樣,幾乎不與我們互動,至少在我們可以科學檢測到的任何層面上都是如此。
“我們 80% 以上的物質都是暗物質形式,”LUX 科學家理查德·蓋茨克爾布朗大學的一位教授在記者會上告訴媒體,宣布這一階段的暗物質搜尋已經結束。
“你和我是漂浮物和廢棄物;暗物質是海洋。”他加了。 “這就是為什麼人們不會放棄。我們必須弄清楚這種暗物質成分是什麼。”
這就是為什麼 LUX 實驗在經過如此大規模、集中的努力後卻未能找到它所尋找的東西而如此令人失望的原因。
研究人員位於南達科他州鉛市地下一英里處的一個前金礦中,旨在檢測弱相互作用大質量粒子 (WIMP),目前被認為是暗物質最可行的候選者。
人們認為,該設施位於如此多岩石下方的庇護位置將有助於保護實驗免受宇宙射線等可能影響暗物質訊號的輻射源的影響。 LUX 科學家使用了一大桶液態氙和特殊感測器,旨在偵測 WIMP 與箱中氙原子碰撞產生的微小閃光。
雖然沒有發現這樣的粒子,但科學家們卻表現出了樂觀的態度,因為雖然他們到目前為止還沒有找到暗物質的證據,但他們在迄今為止的搜索中已經學到了很多東西? 而在純粹的技術層面上,他們甚至超越了他們本來就很高的期望。
Gaitskell 在一份報告中表示:“根據 2014 年至 2016 年運行的最終結果,LUX Collaboration 的科學家們已將儀器的靈敏度提升到了最終性能水平,比最初預期的好四倍。”陳述。 「如果提高的靈敏度也能發出清晰的暗物質信號,那就太好了。然而,我們觀察到的結果與單獨的背景是一致的。”
“我們在一年半多的時間裡努力工作並保持警惕,以保持探測器在最佳條件下運行並最大限度地延長有用的數據時間,”西蒙·菲奧魯奇補充道,加州伯克利實驗室的物理學家。 “結果是我們可以引以為傲的明確數據,以及在這個競爭非常激烈的領域中及時得到的結果?即使這不是我們都希望的積極檢測。”
但 LUX 失敗的地方,其他人將繼續。 該實驗的繼任者? 勒克斯-齊柏林 (LZ) ? 將接管桑福德地下研究設施的同一場地,這次將使用更多的液氙(9公噸、10噸),預算也增加到5000萬美元,預計將生產探測器的70倍比 LUX 更靈敏。
新實驗計畫於 2020 年開始,現在看來是我們最終對這些幽靈粒子進行科學觀測的最佳機會? 與其他地方正在進行的努力一起,包括大型強子對撞機。
但研究人員知道,他們必須適應這一長期遊戲,因為迄今為止的搜尋表明,尋找暗物質絕非易事。
「這是一種需要一生才能完成的科學,」蓋茲克爾在會議上告訴珍妮佛歐萊特。吉茲莫多。 “問我 15 年後我們的處境如何。”