物理学又一次错过了一次与它的未来的长期约定。最新的、最敏感的对构成暗物质的粒子的研究没有发现任何结果。暗物质是一种不可见的物质，可能占宇宙质量的85%。这些被称为弱相互作用大质量粒子(WIMPs)的亚原子“缩微粒子”可能比30多年前物理学家第一次预测它们时所认为的更善于隐藏。或者，它们可能不存在，这就意味着，在我们试图理解宇宙的基础上，有些东西不幸出了差错。许多科学家仍然对寻找大质量弱相互作用粒子的实验的升级版能够找到它们抱有希望，但其他人正在重新审视长期以来被认为不太可能的暗物质概念。
无论暗物质是什么，
杏耀娱乐总代团队教程，它都没有被纳入粒子物理学的标准模型中，这是20世纪70年代形成的一种经过彻底检验的“几乎所有事物的理论”，它解释了所有已知的粒子和所有已知的引力以外的力。找到暗物质的身份，你就照亮了一条通往更深入了解宇宙的新道路——至少，这是物理学家们所希望的
大质量弱相互作用大质量粒子的引力将从1到1000倍于质子的质量之间获得。它们与我们所熟悉的世界的唯一联系是通过弱核力，弱核力比引力更强，但只在原子核大小的微小距离上活动。如果它们存在，那么大质量弱相互作用粒子就会像看不见的雾一样围绕着我们，它们与普通物质相互作用的可能性如此之小，以至于你可以毫发无损地穿过数光年的铅元素。
然而，实验主义者们并不气馁，他们花了几十年时间设计并操作了足够聪明的命名为WIMP的探测器，让普通的字母汤都溢出来了。(CDEX、CDMS、CoGeNT、COUPP和CRESST只是以字母c开头的最著名的例子)探测弱作用大质量粒子与原子之间微弱的、罕见的、短暂的相互作用的精细工作需要孤立和孤独，大多数探测器只能在洞穴、废弃的矿井和其他离群的地下空间工作。
最新的一个空的结果在寻找WIMPs来自大型地下氙(勒克斯)实验中,三分之一的一吨液态氙举行的-100摄氏度内一个巨大的水舱一公里半埋在南达科他州的黑山。在那里，研究人员花了一年多的时间来寻找大质量弱相互作用粒子撞击氙核时所发出的闪光，因为那里没有受到大多数污染噪音的影响。7月21日，杏耀QQ他们宣布他们什么也没看到。
8月5日，欧洲核子研究中心(CERN)在瑞士日内瓦附近建造的大型强子对撞机(LHC)，成为有史以来最强大的粒子加速器，再次令人失望。2012年后,发现希格斯粒子boson-the标准模型最终他国的粒子向别人灌输mass-many理论家相信下一大片来自大型强子对撞机将希格斯粒子的发现(或其他假设粒子很像)有助于产生WIMPs认为弥漫宇宙。自2015年春季以来，LHC一直在通过以每秒10亿次的速度将质子以前所未有的高能量撞击在一起来实现这些想法，这推动了粒子物理学的新领域。早些时候，两个独立的研究小组在亚原子残骸中发现了一个明显的异常现象，即质子碰撞产生的过剩能量，这暗示了可能由弱相互作用大质量粒子产生的新物理现象(或者，公平地说，许多额外的奇异可能性)。相反，当LHC撞击了更多的质子并收集了更多的数据时，这个异常消失了，这表明这只是一个统计上的巧合。
综上所述，这两个无效的结果对于暗物质来说是一把双刃剑。一方面，他们对大质量弱作用大质量粒子的合理质量和相互作用的新限制，为下一代探测器的计划提供了更好的成功机会。另一方面，他们已经排除了一些最简单和最珍贵的WIMP模型，引发了新的担忧，即长期假设的粒子可能是寻找暗物质的几十年的迂回过程。
现就职于芝加哥大学的宇宙学家爱德华•“洛奇”•科尔布曾在上世纪70年代帮助奠定了几代大质量弱相互作用粒子搜寻的基础，他宣称2010年代是“大质量弱相互作用粒子搜寻的十年”，但现在他承认，搜寻工作并没有按计划进行。“与五年前相比，我们现在对暗物质的了解更多了，”他说。科尔布说，到目前为止，大多数理论学家的反应是“让成千上万的弱作用大质量弱相互作用粒子爆发”，创造出越来越奇异的理论来解释弱相互作用大质量弱相互作用粒子是如何设法避开我们所有的探测器的。
当然，还有另一种可能性——大质量弱相互作用粒子不是我们应该寻找的暗物质的解决方案。Kolb说:“弱相互作用大质量粒子是对复杂现象的一种简单、优雅、令人信服的解释。”“对于每一个复杂的现象，都有一个简单、优雅、令人信服的错误解释。”
寻找奇迹
懦夫猎人中,操作的假设是,他们只是没有足够努力,LUX发言人理查德·盖茨克尔说。由于这些难以捉摸的粒子的确切质量和相互作用强度的不确定性，WIMP搜索空间跨越了8个数量级。如果弱相互作用大质量粒子非常大，那么在任何给定时刻，在你握紧的拳头的空间内可能只有一两个弱相互作用大质量粒子;如果它们非常轻，每秒钟就会有数十亿的物质经过你。创造一个探测器来涵盖这么大的范围，就像设计一个网来捕捉某种鱼，这种鱼的大小可以是红细胞的大小，也可以是一个城市的大小，或者介于红细胞和城市之间的任何地方。
Gaitskell和其他寻找弱作用大质量粒子的人相信更大的探测器会产生更好的结果，并计划进行新一代的实验，使其具有更大的尺寸和更高的灵敏度。盖茨凯尔说:“28年前，我开始用10克重的探测器寻找。“今天我们使用的探测器是三分之一吨的液态氙。在未来10到15年内，我们将用100吨重的探测器进行观测。”
在缺乏wimp的实际经验证据的情况下，一个非常有说服力的理论论点——wimp一定存在——支撑了多年来对wimp的稳步投资。物理学家称之为“WIMP奇迹”。“奇迹站在两条推测的腿上。
第一条腿一直延伸到宇宙时间的最初时刻。将标准模型直接外推到原始时期表明，大爆炸之后，大质量弱相互作用大质量粒子(wimp)应该大量产生于稠密的热等离子体中。大多数弱相互作用大质量粒子会以相对论速度相互碰撞并湮灭，从而产生普通粒子。随着宇宙的膨胀和冷却，这一过程将会减弱，留下大量缓慢的低温弱相互作用粒子。再加上已知的弱相互作用的力的强度，你就可以计算出今天应该有多少残存的弱相互作用大质量粒子存在。这个答案——大约是普通物质的5倍——与观测到的暗物质的丰富程度相一致。
这个奇迹的第二条腿将弱相互作用大质量粒子与现代希格斯玻色子的质量联系起来。据LHC测量，希格斯玻色子比质子重130多倍，是已知质量最大的粒子之一。然而，量子力学的原理表明，希格斯粒子的质量应该是不稳定的，它与已知的粒子相互作用后，会增长数万亿倍。除非它失控的增长以某种方式被新的、尚未发现的大型基本粒子所抵消。这种粒子是超对称的一个标志性预测，是标准模型的一个流行扩展，通过假设每个粒子都有一个相伴的“超伴侣”来填补理论空白。许多超对称理论预测，最轻的超伴侣将是稳定、中性、弱相互作用的粒子——也就是弱作用大质量粒子(WIMP)。这是大型强子对撞机在最近的碰撞中一直在寻找的幻影粒子，但没有找到。纽约大学的暗物质理论学家尼尔·韦纳说:“这两种完全不同的证据如何汇聚在一起，告诉你这些粒子可以存在，并为你提供正确的暗物质种类和数量，这是非常值得注意的。”“这就是WIMP奇迹。”
然而，近年来，理论家们认为弱相互作用大质量粒子并不像它们看起来那样不可思议。2008年，加州大学欧文分校的Jonathan Feng和Jason Kumar展示了超对称如何产生一种假设的粒子，这种粒子比弱作用大质量粒子更轻，相互作用更弱。冯说:“这些粒子产生了和我们今天看到的一样多的暗物质，但它们不是弱相互作用大质量粒子。”“这打乱了苹果公司的计划，因为从理论上讲，它的动机是一样的。我们称之为无痘奇迹。”
腐烂的理论基础模型对于简单的混混,配上空手检测工作的日益增长的名单,让冯和许多其他人建议WIMPs是一个更复杂的画面:一个全新的宇宙隐藏领域充满了多个品种的黑粒子相互作用通过一套黑暗力量,也许交换黑暗指控通过黑暗的光明。因为它们为理论学家提供了更多的变量，这样的“暗区”模型可以被调和，以适应新数据对暗物质越来越严格的事实约束。
缺点是，这种扩展的灵活性使它们很难进行最终测试。普林斯顿大学的天体物理学家David Spergel说:“有了暗部，你几乎可以自由地发明任何你想要的东西。”“既然我们已经失去了WIMP奇迹的指引，现有模型的空间是巨大的。这是一个我们不知道什么是正确选择的游乐场——我们现在需要更多来自大自然的关于下一步该去哪里的提示。”
情况可能是，我们仅仅触及了自然界中粒子和力的全部多样性的表面——仅仅关注夸克、光子和类似的东西，因为它们对我们来说是如此的熟悉和触手可及。在这种情况下，我们就会“像个醉汉，只会在路灯柱下寻找丢失的钥匙，因为那里有所有的灯，”韦纳说。“有些场景我们无法用现有的技术进行测试。另一方面，如果你有创意，也许你可以制作新的灯柱。”
在目前已知的所有其他路灯中，很少有符合理论家标准的。像弱相互作用大质量粒子一样，这些备选的暗物质粒子也有令人信服的理论基础。一些专家说，它们的相对晦涩，部分原因在于它们不像弱相互作用大质量粒子假说那样具有丰富的现象，提供较少的诱人信号和有趣的问题供实验主义者和理论家去寻找和研究。
去年，一组研究人员因发现被称为中微子的幽灵般的弱相互作用粒子有三种“口味”并具有质量而获得诺贝尔奖。这三种中微子的质量不足以说明暗物质的存在，但由于它们的质量，它们为第四种中微子的存在提供了可能性——一种所谓的“惰性中微子”。
“几乎所有的中微子质量产生机制都需要无菌中微子的存在，而且其中一些无菌中微子很容易解释暗物质的存在，”加州大学欧文分校的理论家Kevork Abazajian说。但是，迄今为止还没有发现过惰性中微子，包括8月下旬一个使用南极冰立方中微子观测站的小组报告的最敏感的中微子。
暗物质的另一个长期的黑马候选者是轴子，它是一种假想的弱相互作用粒子，于1977年首次提出，用来解释和解决量子相互作用中的神秘不对称。要让轴子解释暗物质，它们需要占据一个相对狭窄的质量范围，而且比弱相互作用大质量粒子轻得多，这可能会让它们更难被探测到。“如果我们找不到弱相互作用大质量粒子，理论家们就会转而投注于轴子，”斯坦福大学研究轴子和其他暗物质候选者的物理学家彼得·格雷厄姆说。
除了大质量弱相互作用粒子和暗区、惰性中微子和轴子之外，暗物质还有更多奇特的可能性，尽管它们占据了物理学的边缘。
大爆炸后不久产生的黑洞可能构成了宇宙的隐藏质量，但它们必须存在得如此之多，以至于我们很可能已经通过其他方式发现了它们。即便如此，我们对这种“原始”黑洞的研究还不够彻底，无法完全排除它们是暗物质的来源。或者，暗物质可能是粒子穿过隐藏的相邻维度的超空间足迹——除了在LHC或其他任何加速器中没有令人信服的额外维度的证据之外。
最令人震惊的是，暗物质可能在很大程度上是虚幻的，这表明我们通过爱因斯坦的广义相对论对引力的理解存在缺陷。各种“改良引力”理论认为，在特定情况下引力会减弱，这可以解释一些暗物质观测结果——尤其是星系的动力学——但很难解释暗物质——天文学家在星系团和大爆炸余辉中看到的细节。
但是,与偏好弱作用大质量粒子就可以和惰性中微子,一些物理学家怀疑普遍厌恶修改引力是至少部分由于社会学科学家而不是科学过程本身。“在粒子物理学家的眼中，改良的引力并不‘漂亮’，”德国法兰克福高等研究所的理论家Sabine Hossenfelder说。“发明新粒子是粒子物理学家的职业;他们当然更喜欢这样。”
不管他们更喜欢的候选者是什么，对于许多研究暗物质的物理学家来说，杏耀联系他们最大的担忧并不是这个概念最终会被认为是无效的或完全错误的——暗物质存在的观测证据是压倒性的。相反，他们担心暗物质的身份可能只是简单地被证明与物理学中其他伟大的奥秘无关，因此没有提供理解现实的真正本质的新途径。
麻省理工学院的物理学家Jesse Thaler说:“人们希望暗物质不仅存在，而且还能解决标准模型的其他突出问题。”“并不是每一个新发现都能像希格斯玻色子那样具有启示意义，在希格斯玻色子中，后来的理论突然能更好地结合在一起。”有时新的粒子会让你说，‘谁下的命令?我们是生活在一个每一项发现都能带来更深刻、更基本的见解的宇宙中，还是生活在一个部分有规律、但另一部分没有的宇宙中?暗物质提供了两种可能性。”
