最新實驗證實暗物質比人們認爲的更難發現

　　據物理學家組織網報道，美國哥倫比亞大學進行的一項暗物質試驗得出的早期數據，排除了其他科學家最近給出的一些暗示，這些人表示，他們已經發現把宇宙束縛在一起的這種令人難以捉摸的粒子。然而最新發現顯示，暗物質(宇宙中83%的物質都是暗物質)比很多人以前認爲的更難被發現。

　　XENON100實驗的發言人和哥倫比亞大學物理學教授艾琳娜·阿皮利爾說：“我們的儀器仍無法找到暗物質粒子，然而我們在尋找過程中變得更加聰明，我們相信不久後就能揭開這種粒子的神祕面紗。”阿皮利爾和她的合作者(全球9個科研所裏的30多位物理學家)在5月1日舉行的一項暗物質專題討論會上介紹了他們的最新發現，並把一份論文提交給了《物理評論快報》。這些科學家進行該試驗的目的，是爲了找尋至今仍是個謎的暗物質，他們打算在今年夏天公佈更多試驗數據。

　　該科研組沒打算在這麼短的時間裏發現暗物質。不過他們的研究結果顯示，探測器比其他儀器能更好地篩選出背景輻射，人們經常把這種物質誤認爲是暗物質。最近幾年，尋找暗物質已經變成一項激烈競爭，越來越多的研究人員涉足這個領域。1997年，意大利羅馬大學的暗物質搜尋實驗(DAMA/LIBRA)科研組，成爲第一個聲稱已經發現暗物質的研究組。今年2月，芝加哥大學進行的CoGeNT研究宣佈，他們也發現了暗物質存在的跡象。XENON100試驗獲得的最新結果，使人們開始對科學家之前獲得的兩項發現產生懷疑。如果早期發現的跡象確實是暗物質，那麼XENON100試驗應該已經多次發現這種粒子，除非暗物質的性質與人們以前認爲的有很大不同。

　　20世紀30年代，科學家首次提出暗物質理論，用來解釋爲什麼星系在不斷旋轉的過程中不會四分五裂。跟旋轉木馬一樣，星系在旋轉時產生離心力。引力是保持恆星和星系聚集在一起的“粘合劑”，但是宇宙裏我們可以看到的物質，並不能產生那麼大的引力，使星系不致分裂開來。這也是科學家認爲宇宙中一定存在另一種看不到的物質的原因。參與XENON100實驗的科學家認爲，暗物質是由被稱作大質量弱相互作用粒子(WIMPS)的新基本粒子構成的，這種粒子很難與正常粒子撞在一起。

　　阿皮利爾和她的同事們自2007年開始XENON100試驗，這是國家科學家基金會資助的一個大型項目的一部分。他們的探測器建在哥倫比亞，由一個盛滿超純液氙的不鏽鋼容器構成，該容器被夾在兩臺高清相機之間。這個探測器位於意大利格朗薩索(Gran Sasso)國家地下實驗室(LGNS)裏一塊5000英尺(1.52公里)深的岩石下，該實驗室是一座沿那塊岩石用鉛和銅製成的小室，用來過濾被誤認爲是大質量弱相互作用粒子的宇宙射線和背景輻射。

　　如果一個暗物質粒子與一個氙原子相撞在一起，它傳輸的少量能量將會產生一束紫外光，這種細微變化會被兩臺高清相機發現。這些能量會以少量電荷的形式展示自己，這些電荷的強度比其他已知粒子產生的電荷還弱。如果XENON100探測器注意到這些光和電荷信號，並能確定它們不是由其他來源產生的，那麼這將說明阿皮利爾的科研組已經發現了暗物質。哥倫比亞大學的研究人員之所以選用液氙，是因爲它是元素週期表中最重的一種元素，密度是水的3倍，每升夜氙裏含有大量原子，這增加了大質量弱相互作用粒子與它相撞在一起的機會。阿皮利爾一生進行的大部分研究工作都採用這種液體。她說：“夜氙是用來捕捉和研究大質量弱相互作用粒子的一種珍貴的好材料。”