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- 位于南达科他州的LUX-ZEPLIN实验于2023年6月16日记录到一次异常脉冲。
- 研究团队表示，该信号具备质量至少为质子200倍的WIMP粒子的所有特征。
- 该信号仅出现一次，且置信度低于物理学家对发现所要求的标准——因此目前尚无定论。
2023年6月16日，位于南达科他州的地下暗物质探测项目LUX-ZEPLIN（LZ）实验（见图）的仪器中出现了一次奇特的脉冲。这值得关注。近百年来，研究人员一直在寻找暗物质，却始终未果。布里斯托尔大学的萨姆·埃里克森（Sam Eriksen）在9月1日的TeV粒子天体物理学会议上代表合作组报告称，团队有理由怀疑该脉冲可能代表着一种“弱相互作用大质量粒子”（WIMP），这是长期以来被看好能够解释宇宙缺失物质的候选者。
LUX-ZEPLIN实验看到了什么
自2021年以来，LZ项目一直利用一个装有七吨液态氙的储存容器来搜寻WIMP。当粒子穿过该容器时会撞击氙原子并产生闪光。普通物质往往会从氙的电子上弹开，而WIMP则预计会从其原子核上反弹。这种“原子核反冲”会产生独特的光学模式。埃里克森博士表示，研究团队在2023年观测到的闪光具备了质量至少为质子200倍的WIMP的所有特征。
宇宙中所有质量的估计占比
LZ储存容器中的液态氙
候选WIMP相对于质子的最低质量
物理学家为何仍青睐WIMP
研究人员确信这种看不见的物质是真实存在的。他们最精确的估计表明，它约占宇宙中所有质量的85%，并发挥着若干关键作用，包括将星系维系在一起。然而，其真实构成仍完全未知。它既不发出、也不吸收或反射光及任何其他电磁辐射，仅仅通过引力作用显露自身。
WIMP——“弱相互作用大质量粒子”。一种假想的、质量较大且移动缓慢的粒子，据猜测它仅通过引力和弱核力与普通物质发生作用，并且可能在大爆炸后不久曾自由游荡。
数十年来，理论学家已经提出了一系列可能导致这些效应的候选者。WIMP是其中最有力的线索之一。这些被假想为质量较大、移动缓慢的粒子将仅通过引力和一种被称为弱核力的神秘相互作用与普通物质发生作用。按照这一理论，这类粒子可能在大爆炸后不久曾自由游荡。随后，随着宇宙不断膨胀和冷却，其数量固定在了恰好能够解释当今暗物质密度的水平上。
为何这尚不是一项发现——至少现在还不是
目前尚未得出定论。该候选WIMP仅出现了一次，且置信度低于物理学家对真正发现所要求的阈值。即便如此，埃里克森博士表示，此前没有任何一次WIMP搜寻工作记录过如此量级的事件。而对于像暗物质这样难以捕捉的目标而言，仅此一点就足以引起关注。
一次脉冲不等于一个粒子。2023年的这一事件的置信度低于物理学家对真正发现所要求的阈值，因此LZ合作组将其视为一条有待检验的线索，而非一项成果。
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