对于物理学家们最喜欢的暗物质——一种似乎遍布宇宙的看不见的物质——的解释，现在是或永远不是。对许多物理学家认为构成暗物质的粒子——弱相互作用大质量粒子(WIMPs)——的最大规模、最敏感的研究将于3月在意大利格兰萨索国家实验室的XENON1T实验中开始。

 

该项目是一系列早在20世纪80年代就开始使用的探测器中最新的一个，但迄今为止都未能找到暗物质。如果这种难以捉摸的粒子在未来几年内无法在XENON1T发现，物理学家们可能不得不放弃主流理论，转而寻找更奇特的解释。“我们最好的模型离XENON1T很近，”参与该实验的普渡大学物理学家Rafael Lang说。“如果我们看不到，那就意味着我们的想法完全错了，杏耀代理开号我们真的必须从头再来。”

 

弱相互作用大质量粒子是超弦理论的预言。粒子物理学标准模型的这一扩展提出，宇宙中所有已知的基本物质都存在伴生粒子。弱相互作用大质量粒子将是这些伙伴中最轻的，物理学家们之所以青睐它们，是因为该理论很自然地预测了暗物质的数量，而专家们知道暗物质的存在是因为它的引力。(暗物质估计占宇宙中所有物质的84%。)许多版本的弱相互作用大质量弱相互作用粒子已经被排除在外，因为之前对它们的搜索一无所获，但调查人员仍然希望，剩下的可能性之一会出现。

 

XENON1T被埋在1400米深的洞穴里，里面有一个巨大的圆柱形大桶，里面装满了3500公斤的液态氙。当原子受到干扰时，这种物质会自然地发光;科学家们的目标是抓住暗物质粒子与氙核碰撞的罕见机会，这种碰撞应该会留下独特的能量信号。尽管暗物质被认为是无处不在的——每秒大约有10万个黑暗粒子在每平方厘米的空间中飞行——但它几乎从不与普通物质相互作用，通常只有通过引力才能知道它的存在。在XENON1T计划进行了两年的研究之后，仅仅发现了10个似乎符合暗物质预测特性的粒子就足以宣布一项发现了。

 

这个耗资1500万美元的项目由10个不同国家的合作赞助，之前的实验规模是现在的25倍。新的氙气具有更大的收集体积，同时改进了对其他可能伪装成暗物质的粒子的屏蔽，这应该能使它在开启后两天内超过早期实验的灵敏度水平。它还将在几周内超过目前领先的暗物质实验——南达科他州370公斤重的大型地下氙实验(LUX)。加州大学欧文分校(University of California, Irvine)的理论家蒂姆•泰特(Tim Tait)表示:“如果XENON1T能够做出一个几乎逃脱了之前几代实验的发现，我一点也不会感到惊讶。”泰特没有参与此次实验。

 

与此同时，在日内瓦附近的大型强子对撞机(Large Hadron Collider)，杏耀拿代理随时都可能出现大质量弱相互作用大质量粒子。在那里，质子以接近光速的速度相互碰撞，产生新的粒子。该加速器去年开始第二次运行，其能量几乎是2009年启动时的两倍，现在它的能量应该足以产生大致相同范围的弱相互作用大质量弱相互作用粒子，而在XENON1T上可以探测到。

 

如果在接下来的几年里，他们都没有发现粒子的迹象，那么理论家们就该转向对暗物质的另一种解释了。泰特说:“一方面，我们知道它的存在，但另一方面，我们对它知之甚少， 杏耀娱乐平台怎么样，所以很容易把它理论化。”“如果我们没有看到它，这就告诉我们，暗物质比我们最初猜测的更怪异、更奇妙。”