科学家发现了迄今为止最令人信服的暗物质粒子证据

在地下一公里多的地方，在一个曾经是金矿的地方，在一个装满数吨液态氙的罐子里，“某种东西”撞击了一个原子核。这次微小的碰撞留下了一种不寻常的能量特征，研究人员仍然无法解释，但该实验背后的科学家相信，这可能是迄今为止最令人信服的暗物质物理证据。暗物质是天体物理学中最重要和最难以捉摸的物质之一。尽管它约占宇宙物质的 85%，但我们无法直接观察它，因为它不与光或其他物质相互作用。它存在的大部分证据都来自它的引力效应，大量暗物质牵引着早期宇宙的原子，形成了恒星、星系和今天可见的巨大的星系间结构网。但暗物质之谜很复杂。科学家们甚至不知道它是由什么组成的，无论它是单一类型的粒子还是以我们尚不了解的方式相互作用的一整组粒子。最荒诞的解释甚至表明它是由黑洞组成的。关于暗物质研究最广泛的理论之一将其组成部分称为 WIMP，是弱相互作用大质量粒子的缩写，这意味着这些粒子具有质量，因此具有引力，但在其他方面与常规物质的相互作用较弱。如果 WIMP 存在并且是我们银河系暗物质的一部分，那么大量的 WIMP 可能会连续穿过地球而不留下任何痕迹。然而，在非常偶然的情况下，人们可能会与原子核相互作用并将部分能量转移给它，这就是为什么在粒子物理世界中令人兴奋的无法解释的碰撞。在南达科他州桑福德地下研究设施（SURF）记录的奇怪扰动中，监测储罐的探测器记录到氙核接收到能量并反冲。尽管研究人员尚未能够令人满意地解释其原因，但一些模型表明 WIMP 可能会产生这样的反应。科学家们表示，这个单一事件在统计上太小，不足以被视为新粒子的发现。在2023年至2024年进行的220天内的观测中，仅发生了1次此类异常。 “只有一个事件，我们不想超越自己。我们并不是声称看到了暗物质。但我们看到了一些有趣的东西，我们希望与科学界分享，以征求他们的意见，”布朗大学教授、领导该项目的团队成员里克·盖茨克尔(Rick Gaitskell)在一份新闻稿中表示。该实验背后的团队已将他们的研究作为预印本发表，这意味着它尚未经过同行评审。然而，他们在 2026 年日本 TeV 粒子天体物理学会议上向科学界展示了这些结果。围绕暗物质的发现往往会引发这种克制的兴奋。 2025 年 11 月，当一组日本天文学家宣布他们在银河系中看到了暗物质的迹象时，他们也建议研究界不要数他们的小鸡。但即使谨慎，也有热情的理由。如果撞击是由暗物质引起的，那么研究人员就有足够的证据来开始表征造成影响的粒子。例如，该团队已经计算出，在他们分析的 WIMP 模型下，粒子的质量大约是质子的 200 倍。这种影响可以帮助我们了解此类物质如何与常规物质相互作用。