暗物质可能被发现激发物理学界关注

夏季或许是揭开暗物质面纱的最佳时机。在明尼苏达州一座矿井中，研究人员在地下半英里处开展暗物质实验，他们表示，他们看到了电脉冲中随季节变化的闪烁现象，这可能是 WIMP（弱相互作用大质量粒子）的迹象。

如果准确的话，新发现将支持之前在意大利中部一座山下的地下实验室进行的研究，该研究近十年来一直备受争议。

这项新成果来自明尼苏达州苏丹矿的相干锗中微子技术 (CoGeNT) 实验，该实验的探测器正在寻找 WIMP 与锗晶体内原子之间最微弱的相互作用。芝加哥大学卡夫里宇宙物理研究所的胡安·科拉尔 (Juan Collar) 领导的研究人员研究了大约 15 个月的数据——虽然不多，但他们在 3 月份因一场火灾而中断了研究。

据 Kavli 研究所称，他们发现了 WIMP 与锗晶体之间相互作用的季节性变化迹象。Collar 表示，这本身并不是 WIMP 信号，但这是 WIMP 信号中应该出现的信号。WIMP 被认为是暗物质粒子，约占宇宙的 23%。

这些不可言喻的粒子很难被看到，因为它们不与电磁力或强核力相互作用。这也是为什么探测器被埋在地下的原因之一，它们为废弃的旧矿井注入了新的活力——厚厚的岩层保护仪器免受背景辐射和宇宙射线的影响，而这些辐射和宇宙射线可能会阻挡来自经过的 WIMP 的超微弱信号。

探测器在 15 个月内平均每天探测到一次 WIMP 相互作用，季节变化为 16%。（如需更详细的结果解释，请在此处阅读 Collar 的详细访谈。）

除了与之前的意大利实验相呼应之外，这也符合地球如何在银河系中遇到暗物质云的公认理论。

当地球进入绕太阳运行轨道的夏季阶段时，它的运动方向与太阳在银河系平面上的运动方向一致。这增加了我们星球穿过遍布银河系的暗物质粒子云的净速度。科学家可以推断出暗物质云的存在，他们知道地球正在穿过它，所以我们在春季和夏季看到暗物质信号的增加是有道理的。这就是这个结果声称看到的。

几年前，意大利格兰萨索的暗物质/大块碘化钠稀土粒子（DAMA/LIBRA）实验声称发现了同样的现象。但许多物理学家否认了这些发现。然后在 2009 年，苏丹矿山的另一项实验——低温暗物质搜索，发现了可能存在 WIMP 的热信号。

在另一篇论文中，费米实验室的物理学家 Dan Hooper 和芝加哥大学的 Chris Kelso 审查了 CoGenT 和 DAMA/LIBRA 的数据，并表示这些数字是兼容的。“如果真正的相位在 5 月初达到峰值，这将代表与 DAMA/LIBRA 合作报告的调制一致的结果，”他们说。

科勒表示，研究小组仍在研究他们的研究结果是否勉强排除了 DAMA 的结果，还是勉强与 DAMA 的结果一致。与此同时，胡珀和凯尔索表示，另一项暗物质实验，即 CRESST 合作，报告的发现也与 CoGeNT 发现的所谓粒子大致一致。

但问题就在这里：其他实验，包括在同一座矿井进行的实验，都没有发现暗物质的迹象。那么，哪一个实验可信呢？

“不幸的是，这还不是一门精确的科学，”科勒说。“但根据我们掌握的信息，以及我们对光晕和这些粒子及其在光晕中的行为所做的通常假设，事情似乎正如你所预料的那样。”

这对我们所有人意味着什么？物理学家越来越接近确定暗物质的本质，这是科学界最大的谜团之一。了解暗物质将有助于我们了解宇宙的起源和演化。随着新的更深的地雷探测器加紧实验，以及太空中新的暗物质探测器，暗物质研究的未来看起来非常光明。

[芝加哥大学，《技术评论》]