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科學家地下守220天尋找暗物質,等到了「不一樣」的東西

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科學家找了幾十年的暗物質,這次終於等到了一個有點「不一樣」的東西。

在美國南達科他州桑福德地下研究設施,LUX-ZEPLIN,也就是LZ實驗的探測器,被安放在地下近一英里深處。它的核心是一大罐約10噸重的超純液態氙,目的只有一個:等一個暗物質粒子自己撞上來。

研究團隊分析了2023年3月至2024年4月之間整整220個有效觀測日的數據。各種正常粒子碰撞、輻射和背景干擾一層層排除之後,最後只剩下一個異常事件。

就這一個。

但偏偏就是這一次,讓科學家認真了起來。

這次事件中,一個未知粒子似乎撞上了氙原子的原子核,原子核隨即發生反衝,同時釋放出微弱的紫外光。問題在於,這套表現與科學家長期尋找的一種暗物質候選粒子——WIMP,也就是「弱相互作用大質量粒子」發生碰撞時的理論預測相當接近。

為什麼要把實驗室埋到地下這麼深?

並不是因為暗物質只存在於地下,而是為了躲開干擾。宇宙射線、普通中子以及各种放射性物質都會製造「假信號」。厚厚的岩層、水箱和外圍探測器就像層層隔音牆,儘可能把這些「雜音」擋在外面,讓科學家專門等待那個極其罕見的暗物質碰撞。

暗物質之所以難找,就因為它幾乎不和普通物質打交道。

我們看到的恆星、行星以及人類自身所組成的普通物質,只佔宇宙全部物質的大約15%,剩下約85%被認為是暗物質。科學家知道它應該存在,是因為能夠觀察到它產生的引力效應,但到現在為止,人類還沒有真正確認暗物質究竟是什麼。

因此,這一個孤零零的碰撞事件才顯得格外特殊。

研究主要作者、布里斯托大學高級研究員薩姆·埃里克森表示,團隊花了數月時間排查各種可能的背景來源。由於他們已經非常了解探測器以及可能出現的背景噪聲,即使只剩下這樣一個異常事件,也不能輕易忽略。暗物質碰撞本來就被認為極其罕見,真正的首次探測,很可能一開始也只會出現寥寥幾個事件。

不過,科學家顯然還不準備開香檳。

LZ項目發言人、布朗大學教授里克·蓋茨克爾說得很直接:「只有一次事件,我們不想搶跑。我們沒有聲稱看到了暗物質。」

原因很簡單:一個事件,還遠遠不夠。

這次分析的統計顯著性約為2.6σ,而粒子物理學通常要求達到5σ,才能正式宣佈一項「發現」。換句話說,現在最多只能說,科學家發現了一個非常有意思、目前又很難解釋的異常信號,而不能直接給它貼上「暗物質」的標籤。

相關結果已於2026年9月1日在日本舉行的TeV粒子天體物理會議上公佈,論文計劃提交《Physical Review Letters》。研究團隊還將繼續積累數據,並排查是否存在某種極其罕見、此前沒有考慮到的普通物質背景。

所以,這條新聞目前最準確的說法不是「人類發現了暗物質」,而是:在尋找了這麼多年之後,科學家終於碰到了一個連他們自己都暫時解釋不了、而且恰好長得很像暗物質的事件。

它可能最終只是一次罕見干擾,也可能真的是人類第一次撞見暗物質。

現在,科學家缺的不是想像力,而是第二個、第三個同樣的事件。

責任編輯: 寧成月  來源:文學城 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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