唐·林肯（Don Lincoln）是美国能源部Fermilab（美国最大的大型强子撞机研究机构）的高级科学家。他还为公众写了有关科学的文章，包括他最近的“大型强子对撞机：希格斯玻色子的非凡故事和其他会让您大脑的事物（约翰·霍普金斯大学出版社，2014年）。你可以跟随他Facebook。林肯向现场科学贡献了这篇文章专家声音：专家和见解。
他们说，爱使世界四处走动，这很可能是真的。但是，当您以更大的规模看待事物（例如星系的大小）时，爱就不够了。而且，就此而言，星系的星星本身也不是。实际上，使星系四处走动的是从未直接观察到的物质。未被发现的“东西”称为暗物质，最近宣布了一个惊人的新测量，这导致科学世界重新思考了长期以来的思想。
最近对我们对暗物质知识的最新贡献是由大地下氙（LUX）协作。 Lux是由三分之一的液体氙气组成的容器，它是有史以来最强大的深色探测器。这个黑暗的实验室位于桑福德地下研究机构（Surf），位于南达科他州铅的黑山下方将近一英里。它旨在偶尔检测到暗物质的蒸发风，被认为是在太阳系。 [6个酷的地下科学实验室这是给出的
事实是，它没有检测到任何东西。这种非发现是导致物理学家重新思考如何看待的原因暗物质。
举起星系
暗物质是对一个近百年来的问题的答案。在1930年代初期，天文学家意识到宇宙由无数星系组成后不久，科学家将注意力转向理解星系中恒星如何在星系中旋转的动力学 - 本质上是星系旋转的方式。荷兰天文学家Jan Oort应用了牛顿运动定律和对我们观察到的物质的重力银河系并发现我们的银河旋转速度比他计算得的快。看来银河系的质量是天文学家估计的两倍。当然，在一个时代，在一个时代，精确的银河天文学已经存在，计算和测量仅为两个倍之间的分歧被认为是极好的一致性。
然而，在Oort进行测量后不久，保加利亚 - 瑞士天文学家Fritz Zwicky正在研究昏迷群，这是一大批超过一千个星系，它们在巨大的结构中被它们的相互重力束缚在一起。当他测量星系的速度时，他发现它们的移动也太快了，无法将其伸出来，无法将它们保持在一起。根据所有权利，集群应该撕裂。但事实并非如此。他计算出该集群的含量比普通望远镜所看到的要多400倍。现代测量结果减少了这个数字，但差异仍然被认为是100倍。 [TED-EX谈话：暗物质如何解释恒星的速度？这是给出的
在1970年代，天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）试图找到一个无争议的话题，以研究她注意星系旋转曲线的注意力。这是对星系中恒星的轨道速度的量度，这是它们与中心距离的函数。她发现，测量值在星系中心非常吻合，甚至接近周围的预测。但是，在银河系的郊区，恒星的行驶速度要比已知的物理定律和观察到的物质所容纳的速度要快得多。看起来Zwicky的暗物质也可能出现在星系的内部。 （显然，鲁宾试图找到一个非争夺主题的尝试，鲁宾失败了。）
在过去的几十年中，已经提出了一些想法来解释各种各样的天文谜团，这是因为牛顿运动定律在加速度变小时可能不适用的可能性，即牛顿和爱因斯坦都对重力。这些假设尚未在严格的测试中幸存下来。另一个想法是，宇宙中可能存在不发出电磁能的物质类型……这是Zwicky的暗物质。
但是，即使在这里，也有很多可能性。最合理的选择是，宇宙是黑洞，棕色矮人，流氓行星和其他黑色物体的家园，由相同类型的普通物质组成，构成了宇宙的可见组成部分。这些物体巨大，紧凑，冷，以至于它们不会像星星那样发光。找到了一些类似的物体，但不足以解决这个谜。因此，1990年代的天文调查也完全排除了这一想法。从夏洛克·福尔摩斯（Sherlock Holmes）的“四人的迹象”中摘下一页，他说：“当您排除不可能的事情时，无论剩下的，无论多么不可能，都必须是真理，”科学家被迫得出结论，即隐形的新形式的无形暗物质会渗透到宇宙中。也许更令人惊讶的是，暗物质似乎是普通物质的五倍。
暗物质的特性
我们从来没有直接观察到暗物质，但是我们对它必须是什么了解：它必须是巨大的（因为它会影响星系的旋转）；它必须是电中心的（因为我们看不到它）；它必须与普通物质有所不同（因为我们看不到它以通常的方式与物质相互作用的证据）；它必须是稳定的（因为它自宇宙黎明以来就存在）。这些特性是明确的。
但是，我们不知道这是什么。在最受欢迎的通用理论中，黑暗粒子被称为w imp，因为弱相互作用的大粒子。 wimps有点像沉重的中子（但绝对不是中子），质量比质子重10至100倍。它们是在大爆炸期间大量创建的，至今仍有一个小的遗物剩余。
当宇宙学家将WIMP的想法添加到他们对大爆炸的想法中时，他们可以计算出它的相互作用。他们发现，在宇宙的最早阶段，wimp是物质的主要形式，但是随着宇宙的扩展和冷却，相互作用速率下降到零，wim的遗物量大约是普通物质的五倍。结合一个事实，即w夫的想法也可以解释一个理论上的谜团希格斯玻色子粒子鉴于WIMP的想法似乎回答了很多问题，科学家的质量很小，因此将其称为“ Wimp Miracle”。
黑暗的非发现
所以这使我们回到了Lux实验。这只是旨在检测wimps的最新，最强大的实验。这个想法是，探测器将长时间坐在地下，例如一年或更长时间，而罕见的wimp会撞到氙原原子并被检测到。 （探测器被埋葬在地下，以保护其免受宇宙射线的侵害，宇宙射线会撞到Xenon原子并伪造暗物质检测。半英里或地下一英里停止了几乎所有宇宙射线。）
8月27日，Lux研究人员宣布了结果。他们看到了没有证据表明黑暗木wimps。
因此，这实际上并不那么令人惊讶。已经有数十种实验寻找暗物质，什么也没发现。从这个意义上讲，勒克斯加入了一个古老的团体。但是勒克斯也更有能力。预计与其他任何设备相比，它可以在寻找wimp的方面有更好的射门。
但事实并非如此。
那么这是否意味着WIMP的想法已经死了？不，不是真的。暗物质探测器被优化为对某些质量最敏感，就像特定麦克风如何比听到女高音或低音的麦克风更好地拾取男高音声音。勒克斯（Lux）经过优化，可以找到比质子重几十倍的w imp。实际上，它排除了一个质量为50次质子的wimp，并具有令人印象深刻的拒绝。但是，Lux在检测质量低于质子的10倍的葡萄酒方面表现不佳。而且，如果存在wimps，并且质量比质子重1,000倍，那么这也不是Lux的最佳调查范围。因此，还有一系列可能存在的质量。
斧头，黑暗的生活和黑暗充电
即便如此，wimps只是暗物质最受欢迎的想法。还有其他假设。一个假设指的是一个称为a的粒子无菌中微子这是核反应中产生的更熟悉的中微子的表弟。实际上，来自附近最大的核反应堆（太阳）的中微子正在不断地侵蚀地球。与普通的中微子（通过弱核力量相互作用）不同，无菌中微子很重，并且不会经历弱力。使无菌中微子成为理想的深色物体候选者，正是重量和非相互作用的品质。
1977年提出了另一个可能的黑性粒子轴，是确保强核力量处理物质和反物质在同等基础上的一种方式（同样同意观测）。轴是很轻，但仍然庞大的假设粒子。 Lux检测器并非旨在研究轴。
然后，当然，还有更具创造性的假设，这表明暗物质不是一个单一的，中性的，非相互作用的粒子。毕竟，普通的事情很复杂。在量子标尺上，我们有夸克和叶子和四个力量。在宏观尺度上，我们和我以及我以及糖，星星和火山以及它们相互作用的各种方式。普通物质具有各种互动和成分。为什么不暗物质？ [关于夸克的7个奇怪事实这是给出的
在此假设下，暗物质可能具有“暗电荷”，或者暗物质的电荷形式。就像暗物质不会经历深色充电一样，也许普通的物质不会经历深色充电。这种黑暗充电将与深色光子，或普通光颗粒的黑暗双胞胎。
而且，更大胆的，也许暗物质会经历许多力量，并且有一个整个复杂的黑暗区域，黑色原子和黑暗分子甚至黑暗的生命。我们能够对这些可能的黑暗相互作用设置约束；例如，我们足够知道可以排除黑星和行星，但是可能是黑色的小行星。同样，Lux对这些新想法保持沉默。
可以说，Lux测量导致粒子物理和宇宙学危机是不公平的。但这肯定使科学家停下来，暗示也许我们应该再看一下这个w弱的东西。也许需要重新审视其他想法。另一方面，想要继续追求w弱想法的科学家在技术进步时仍然可以期待一些东西。 Lux使用了三分之一的液体氙气。在10或15年的时间里，科学家们计划建造可能包含100吨的探测器，从而提供更多捕获这种罕见的WIMP相互作用的机会。这些是一位黑暗的科学家，这是令人愉快的时期。
但是，最后，我们仍然不知道。我们只知道Lux的能力足够好，也许是时候扩大我们的思维了。用摇滚乐队布法罗·斯普林菲尔德（Buffalo Springfield）的话说：“这里发生了一些事情。这还不清楚……”
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