隨著成像技術的進步，第一個成功的暗物質探測器可能是一塊古老的岩石。
可見的宇宙──每一個馬鈴薯、氣態巨行星、熱氣騰騰的浪漫小說，黑洞、可疑的紋身和被覆蓋的句子——只佔宇宙的 5%。
一個研究小組正在尋找其餘部分，不是使用望遠鏡或粒子對撞機，而是透過仔細檢查數十億年前的岩石中是否存在暗物質的痕跡。
在帶領來自多所大學的跨學科團隊進行這項非常規研究的過程中，物理學家派崔克·胡貝爾也邁出了非常規的一步：從理論工作轉向實驗工作。
在美國國家科學基金會350 萬美元的「成長融合研究」獎和國家核安管理局單獨提供的75 萬美元的資助下，Huber 正在Robeson Hall 建造一個新實驗室來測試暗物質理論，看看還有什麼可能會被發現。
暗物質是超暗的
科學家只能推斷暗物質的存在，因為宇宙中的物體在星系中心下落的速度比它們應該下落的速度快。這種看不見的物質的重力造成了額外的魅力。
與普通物質的碰撞和研磨不同，暗物質被認為與其他物質的相互作用非常微弱，除非碰巧撞到可見物質的核，否則難以察覺。原子。原子核像原子撞球一樣因碰撞而反彈，並產生能量火花。
在過去的 50 年裡，物理學家進行了各種暗物質實驗，希望能親眼目睹這些罕見的反沖事件之一。
迄今為止？暗物質一直保持黑暗。物理學家還沒有找到任何暗物質存在的確切證據。現在他們在內心深處拒絕了。
古偵探
如果暗物質存在，它有可能在地球 46 億年歷史的某個時刻與地球發生過相互作用。如果，而不是等待暗物質來到他們身邊怎麼辦,科學家可以從地球深處的礦物中挖掘古代證據嗎？
雖然使用岩石作為地下探測器的想法最初是在 20 世紀 80 年代提出的，但技術進步促使包括 Huber 在內的研究人員重新審視這個想法。
「這太瘋狂了。當我第一次聽到這個想法時，我覺得——這太瘋狂了。我想這麼做，」威廉·E·哈辛格高級研究員胡貝爾說。
身為理論物理學家，胡貝爾提出了解決這個問題的理論。但這個理論還不夠。如果這個計劃可行，他想看看需要什麼才能執行它。
「其他處於中年危機的人可能會娶一個情婦或買一輛跑車。我有一個實驗室，」胡貝爾說。
誰敲擊了原子核？
透過開發和使用複雜的成像技術，胡貝爾和他的合作者希望揭示很久以前的暗物質相互作用在晶格結構內留下的微型破壞痕跡。
與胡貝爾合作的弗吉尼亞理工大學國家安全研究所研究員弗謝沃洛德·伊万諾夫（Vsevolod Ivanov）表示，當高能粒子從岩石內的原子核反彈時，爆炸性的反沖力會將原子核彈出。彈出的核及其留下的間隙代表晶體內的結構變化。
「我們將採用已經暴露於不同粒子數百萬年的晶體，並減去與我們已知的事物相對應的分佈，」伊凡諾夫說。 “剩下的一定是新的東西，那可能就是暗物質。”
大多數暗物質實驗都在地下進行，以減少其他高能量粒子（稱為宇宙射線）的干擾，但進入地下會帶來一系列新問題。這顆行星的放射性本底脈衝也可以撞擊原子核。最近入選美國國家科學院的大學傑出教授羅伯特·博德納爾將與胡貝爾的團隊合作，識別、定位和表徵可用作合適探測器的礦物。
3D 證明
為了開始這項大規模的成像任務，Huber 正在與蘇黎世大學大腦研究所的研究人員合作，他們提供了通常用於對動物神經系統進行成像的特殊微生物成像技術。
該團隊已經開始產生合成氟化鋰中高能粒子軌蹟的 3D 渲染。胡貝爾說，這種人造晶體不會成為良好的暗物質探測器，但它將有助於建立全方位的訊號，同時保持晶體完好無損。出人意料的是，氟化鋰成像技術的應用包括“核透明裝置”，它可能看起來像背包大小的核反應器監測裝置。
隨著這個「瘋狂」研究目標的切線輸出已經被證明具有直接價值，胡貝爾和他的合作者將進行更深入的挖掘和更仔細的觀察，看看一塊古老的岩石是否可以告訴我們恆星是如何繞著銀河系飛行的。
