唐·林肯（Don Lincoln）是美國能源部Fermilab（美國最大的大型強子撞機研究機構）的高級科學家。他還為公眾寫了有關科學的文章，包括他最近的“大型強子對撞機：希格斯玻色子的非凡故事和其他會讓您大腦的事物（約翰·霍普金斯大學出版社，2014年）。你可以跟隨他Facebook。林肯向現場科學貢獻了這篇文章專家聲音：專家和見解。
他們說，愛使世界四處走動，這很可能是真的。但是，當您以更大的規模看待事物（例如星系的大小）時，愛就不夠了。而且，就此而言，星系的星星本身也不是。實際上，使星系四處走動的是從未直接觀察到的物質。未被發現的“東西”稱為暗物質，最近宣布了一個驚人的新測量，這導致科學世界重新思考了長期以來的思想。
最近對我們對暗物質知識的最新貢獻是由大地下氙（LUX）協作。 Lux是由三分之一的液體氙氣組成的容器，它是有史以來最強大的深色探測器。這個黑暗的實驗室位於桑福德地下研究機構（Surf），位於南達科他州鉛的黑山下方將近一英里。它旨在偶爾檢測到暗物質的蒸發風，被認為是在太陽系。 [6個酷的地下科學實驗室這是給出的
事實是，它沒有檢測到任何東西。這種非發現是導致物理學家重新思考如何看待的原因暗物質。
舉起星系
暗物質是對一個近百年來的問題的答案。在1930年代初期，天文學家意識到宇宙由無數星系組成後不久，科學家將注意力轉向理解星系中恆星如何在星系中旋轉的動力學 - 本質上是星系旋轉的方式。荷蘭天文學家Jan Oort應用了牛頓運動定律和對我們觀察到的物質的重力銀河系並發現我們的銀河旋轉速度比他計算得的快。看來銀河系的質量是天文學家估計的兩倍。當然，在一個時代，在一個時代，精確的銀河天文學已經存在，計算和測量僅為兩個倍之間的分歧被認為是極好的一致性。
然而，在Oort進行測量後不久，保加利亞 - 瑞士天文學家Fritz Zwicky正在研究昏迷群，這是一大批超過一千個星系，它們在巨大的結構中被它們的相互重力束縛在一起。當他測量星系的速度時，他發現它們的移動也太快了，無法將其伸出來，無法將它們保持在一起。根據所有權利，集群應該撕裂。但事實並非如此。他計算出該集群的含量比普通望遠鏡所看到的要多400倍。現代測量結果減少了這個數字，但差異仍然被認為是100倍。 [TED-EX談話：暗物質如何解釋恆星的速度？這是給出的
在1970年代，天文學家維拉·魯賓（Vera Rubin）試圖找到一個無爭議的話題，以研究她注意星系旋轉曲線的注意力。這是對星系中恆星的軌道速度的量度，這是它們與中心距離的函數。她發現，測量值在星系中心非常吻合，甚至接近周圍的預測。但是，在銀河系的郊區，恆星的行駛速度要比已知的物理定律和觀察到的物質所容納的速度要快得多。看起來Zwicky的暗物質也可能出現在星系的內部。 （顯然，魯賓試圖找到一個非爭奪主題的嘗試，魯賓失敗了。）
在過去的幾十年中，已經提出了一些想法來解釋各種各樣的天文謎團，這是因為牛頓運動定律在加速度變小時可能不適用的可能性，即牛頓和愛因斯坦都對重力。這些假設尚未在嚴格的測試中倖存下來。另一個想法是，宇宙中可能存在不發出電磁能的物質類型……這是Zwicky的暗物質。
但是，即使在這裡，也有很多可能性。最合理的選擇是，宇宙是黑洞，棕色矮人，流氓行星和其他黑色物體的家園，由相同類型的普通物質組成，構成了宇宙的可見組成部分。這些物體巨大，緊湊，冷，以至於它們不會像星星那樣發光。找到了一些類似的物體，但不足以解決這個謎。因此，1990年代的天文調查也完全排除了這一想法。從夏洛克·福爾摩斯（Sherlock Holmes）的“四人的跡象”中摘下一頁，他說：“當您排除不可能的事情時，無論剩下的，無論多麼不可能，都必須是真理，”科學家被迫得出結論，即隱形的新形式的無形暗物質會滲透到宇宙中。也許更令人驚訝的是，暗物質似乎是普通物質的五倍。
暗物質的特性
我們從來沒有直接觀察到暗物質，但是我們對它必須是什麼了解：它必須是巨大的（因為它會影響星系的旋轉）；它必須是電中心的（因為我們看不到它）；它必須與普通物質有所不同（因為我們看不到它以通常的方式與物質相互作用的證據）；它必須是穩定的（因為它自宇宙黎明以來就存在）。這些特性是明確的。
但是，我們不知道這是什麼。在最受歡迎的通用理論中，黑暗粒子被稱為w imp，因為弱相互作用的大粒子。 wimps有點像沉重的中子（但絕對不是中子），質量比質子重10至100倍。它們是在大爆炸期間大量創建的，至今仍有一個小的遺物剩餘。
當宇宙學家將WIMP的想法添加到他們對大爆炸的想法中時，他們可以計算出它的相互作用。他們發現，在宇宙的最早階段，wimp是物質的主要形式，但是隨著宇宙的擴展和冷卻，相互作用速率下降到零，wim的遺物量大約是普通物質的五倍。結合一個事實，即w夫的想法也可以解釋一個理論上的謎團希格斯玻色子粒子鑑於WIMP的想法似乎回答了很多問題，科學家的質量很小，因此將其稱為“ Wimp Miracle”。
黑暗的非發現
所以這使我們回到了Lux實驗。這只是旨在檢測wimps的最新，最強大的實驗。這個想法是，探測器將長時間坐在地下，例如一年或更長時間，而罕見的wimp會撞到氙原原子並被檢測到。 （探測器被埋葬在地下，以保護其免受宇宙射線的侵害，宇宙射線會撞到Xenon原子並偽造暗物質檢測。半英里或地下一英里停止了幾乎所有宇宙射線。）
8月27日，Lux研究人員宣布了結果。他們看到了沒有證據表明黑暗木wimps。
因此，這實際上並不那麼令人驚訝。已經有數十種實驗尋找暗物質，什麼也沒發現。從這個意義上講，勒克斯加入了一個古老的團體。但是勒克斯也更有能力。預計與其他任何設備相比，它可以在尋找wimp的方面有更好的射門。
但事實並非如此。
那麼這是否意味著WIMP的想法已經死了？不，不是真的。暗物質探測器被優化為對某些質量最敏感，就像特定麥克風如何比聽到女高音或低音的麥克風更好地拾取男高音聲音。勒克斯（Lux）經過優化，可以找到比質子重幾十倍的w imp。實際上，它排除了一個質量為50次質子的wimp，並具有令人印象深刻的拒絕。但是，Lux在檢測質量低於質子的10倍的葡萄酒方面表現不佳。而且，如果存在wimps，並且質量比質子重1,000倍，那麼這也不是Lux的最佳調查範圍。因此，還有一系列可能存在的質量。
斧頭，黑暗的生活和黑暗充電
即便如此，wimps只是暗物質最受歡迎的想法。還有其他假設。一個假設指的是一個稱為a的粒子無菌中微子這是核反應中產生的更熟悉的中微子的表弟。實際上，來自附近最大的核反應堆（太陽）的中微子正在不斷地侵蝕地球。與普通的中微子（通過弱核力量相互作用）不同，無菌中微子很重，並且不會經歷弱力。使無菌中微子成為理想的深色物體候選者，正是重量和非相互作用的品質。
1977年提出了另一個可能的黑性粒子軸，是確保強核力量處理物質和反物質在同等基礎上的一種方式（同樣同意觀測）。軸是很輕，但仍然龐大的假設粒子。 Lux檢測器並非旨在研究軸。
然後，當然，還有更具創造性的假設，這表明暗物質不是一個單一的，中性的，非相互作用的粒子。畢竟，普通的事情很複雜。在量子標尺上，我們有夸克和葉子和四個力量。在宏觀尺度上，我們和我以及我以及糖，星星和火山以及它們相互作用的各種方式。普通物質具有各種互動和成分。為什麼不暗物質？ [關於夸克的7個奇怪事實這是給出的
在此假設下，暗物質可能具有“暗電荷”，或者暗物質的電荷形式。就像暗物質不會經歷深色充電一樣，也許普通的物質不會經歷深色充電。這種黑暗充電將與深色光子，或普通光顆粒的黑暗雙胞胎。
而且，更大膽的，也許暗物質會經歷許多力量，並且有一個整個複雜的黑暗區域，黑色原子和黑暗分子甚至黑暗的生命。我們能夠對這些可能的黑暗相互作用設置約束；例如，我們足夠知道可以排除黑星和行星，但是可能是黑色的小行星。同樣，Lux對這些新想法保持沉默。
可以說，Lux測量導致粒子物理和宇宙學危機是不公平的。但這肯定使科學家停下來，暗示也許我們應該再看一下這個w弱的東西。也許需要重新審視其他想法。另一方面，想要繼續追求w弱想法的科學家在技術進步時仍然可以期待一些東西。 Lux使用了三分之一的液體氙氣。在10或15年的時間裡，科學家們計劃建造可能包含100噸的探測器，從而提供更多捕獲這種罕見的WIMP相互作用的機會。這些是一位黑暗的科學家，這是令人愉快的時期。
但是，最後，我們仍然不知道。我們只知道Lux的能力足夠好，也許是時候擴大我們的思維了。用搖滾樂隊布法羅·斯普林菲爾德（Buffalo Springfield）的話說：“這裡發生了一些事情。這還不清楚……”
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