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物理学家可能刚刚发现了迄今为止最有希望的暗物质迹象。但它只是一个粒子
迄今为止最强烈的暗物质暗示令人兴奋，因为之前的搜索几乎什么也没发现。
来源:ZME科学与正常物质不同，暗物质不与电磁力相互作用。这意味着它不会吸收、反射或发射光线，因此极难被发现。事实上，研究人员只能根据暗物质对恒星和星系等可见物质的引力效应来推断暗物质的存在。暗物质与可见物质的重量似乎大约为六比一，约占宇宙质能的 27%（其余大部分是暗能量，但那是另一回事了）。
这是一个发人深省的事实：我们所知道的构成所有恒星和星系的物质仅占宇宙含量的 5%！
那么，暗物质是什么？好问题。没有人知道。
物理学家建造了越来越庞大和灵敏的机器来捕捉暗物质。他们将探测器埋在山下，在储罐中注入超纯液体，保护它们免受辐射，然后等待。
大多数情况下，他们什么也没发现。
现在，世界上最敏感的暗物质实验之一发现了……一些东西。
2023 年 6 月 16 日，埋在南达科他州旧金矿地下近一英里的大型 LUX-ZEPLIN 探测器记录了一次异常高能的碰撞。研究人员花了数年时间试图将其解释为普通辐射、杂散粒子或探测器的某些怪癖。到目前为止，他们还不能。
这使得该事件可以说是迄今为止最有希望直接暗示暗物质粒子的事件。但这种区别伴随着一个巨大的警告：经过数十年的探索，竞争并不十分激烈。结果相当于一个无法解释的事件，在某种程度上与潜在的暗物质信号有关，但仍然有可能与暗物质无关。
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“即使经过多次检查，这个事件也不会消失，”悉尼大学 LZ 物理学家特蕾莎·弗鲁斯 (Theresa Fruth) 告诉美国广播公司新闻 (ABC News)。
“想到‘哦，可能就是这样。’也有点可怕。”
宇宙中最大的谜团留下了一点线索
科学家看不到暗物质。它不会发光、反射光线或以任何明显的方式阻挡光线。他们知道一定有一些看不见的东西在那里，因为星系和星系团的表现就好像它们所包含的质量比我们能看到的要多得多。
根据目前的估计，暗物质约占宇宙所有物质的 85%。它的组成仍然是物理学中最大的悬而未决的问题之一。
多年来，人们最喜欢的怀疑对象是一种名为 WIMP 的假想粒子，它是弱相互作用大质量粒子的缩写。这个想法很有吸引力，因为这样的粒子可能是在大爆炸后自然产生的，并且可以解释天文学家今天看到的暗物质的数量。
因此，物理学家建造了探测器，旨在捕捉这些看不见的粒子撞击普通原子的罕见时刻。
LUX-ZEPLIN（或 LZ）是这些机器中最新、最灵敏的一代。它含有七吨液态氙。如果传入的粒子撞击氙原子，碰撞会产生敏感仪器可以记录的微小闪光。
早期的搜索主要寻找相对温和的碰撞，因为这是简单的 WIMP 模型所预测的。
他们空手而来。
如果这真的是一颗 WIMP，它与普通物质的相互作用会比教科书版本预测的更加复杂。
一个活动还远远不够
于是，LZ团队扩大了搜索范围，寻找更难的打击。在220天的数据中，有一个事件跳出来了。氙核的反冲能量似乎约为 248 千电子伏，远高于物理学家预期的最简单 WIMP 出现的范围。
“你绝不能假设大自然会以简单的方式做某事，”LZ 发言人理查德·盖茨克尔 (Richard Gaitskell) 告诉《新科学家》杂志。 “没有人可以指责我们的宇宙做出了最简单、最自然的选择。”
然后，研究人员试图否定自己的结果，扮演魔鬼的代言人。
他们检查了中子、中微子、放射性物质、宇宙粒子或探测器效应是否可以解释它。根据该团队尚未经过同行评审的预印本，没有人成为令人信服的罪魁祸首。
这就是信号如此诱人的原因。
但按照粒子物理学标准来看，统计数据仍然薄弱。结果的显着性为 2.6 sigma，相当于仅从预期背景中看到至少如此不寻常的事物的概率约为 200 分之一。
这听起来可能令人印象深刻。然而，在进行许多极其敏感的搜索的领域中，二百分之一的奇怪现象不可避免地会出现。
“在科学领域，我们坐下来做了很多该死的实验，恐怕你经常会遇到百分之一的事件，”盖茨克尔告诉《新科学家》。
在宣布发现新粒子之前，物理学家通常要求达到 5 西格玛（大约有 350 万分之一的概率出现类似的统计侥幸）。
还有一个问题。如果这确实是暗物质，那么它的行为就不会像科学家们花费数十年追逐的最简单版本的 WIMP 一样。能量足以产生这种碰撞的常规 WIMP 也应该产生许多较弱的碰撞。 LZ没有看到他们。
因此，研究人员需要更复杂的暗物质，也许是在异常高能碰撞中相互作用的机会增加的粒子。这样的理论已经存在，但新的结果会让它们突然变得更有趣。
暗物质物理学之前就已经令人失望了
兴奋的代价是你自己的。这并不是第一次有希望的暗物质结果被废弃。
意大利的 DAMA/LIBRA 实验此前报告了一个每年重复的信号，并认为它来自穿过暗物质云的地球。其他实验多次未能重现它。 ANAIS-112 和 COSINE-100 的最新结果进一步削弱了这种情况。
LZ 的信号不同，几位物理学家表示，它可能更容易解释为真正的暗物质。但一次碰撞并不能证明这一点。
“你如何理解一个事件？”粒子天体物理学家、LZ 联合创始人汤姆·舒特 (Tom Shutt) 告诉《科学》杂志。 “我们刚刚决定应该发布并认真、认真、认真地思考该事件可能是什么。”
幸运的是，物理学家可能不需要思考太久。发表的分析仅使用了 LZ 已收集数据的约三分之一。意大利的 XENONnT 实验也可以独立寻找类似的高能事件，而未来来自中国的 PandaX 数据可以提供另一项检查。
如果该事件是暗物质，那么最终应该会出现更多。
如果他们这样做了，南达科他州下方水箱中的这一孤独闪光可能会成为人们第一次看到一种比我们能看到的任何东西都重要的物质。
如果不这样做，物理学家会将其添加到历史悠久的有趣线索中，而这些线索在更仔细的审视下就会消失。
目前，暗物质猎人拥有了他们以前很少拥有的东西：一个特定的新地方可以观察。