物理学家发现3个疑似暗物质粒子信号

研究结果的公布有点像一个孩子给父母发短信说他结婚了。在最近的一次会议上，物理学家使用深埋地下的超灵敏粒子探测器发现了三个怀疑是暗物质的粒子信号。暗物质的引力将整个星系结合在一起，并不断撞击原子核。然而，CDMS的负责人没有发表任何文章，并强调这三个“疑似病例”不足以被称为发现。然而，这份报告引起其他物理学家注意有两个原因。首先，三起疑似病例的发现比CDMS之前记录的病例更清楚、更有说服力。第二:如果CDMS确实发现了暗物质，那么它发现的大质量弱相互作用粒子(WIMP)肯定会在未来一年左右被其他实验发现。纽约大学的理论家尼尔·韦纳说:“我们很快就会知道软骨头是否真的存在。”CDMS研究人员有理由保持谨慎。据报道，2009年12月，他们发现了两起疑似软骨病病例。尽管他们发表文章澄清他们什么也没发现，但其他人仍然持怀疑态度。CDMS的研究人员通过特定的标准或“切割”筛选出了机器本身产生的疑似病例。如果团队的标准足够严格，所谓的两个疑似病例实际上是由背景信号本身产生的，这使得一些物理学家批评CDMS的研究人员过于轻率地称之为疑似病例。来自加州斯坦福大学的CDMS团队成员布拉斯卡雷拉说:“上次的经历教会了我们很多。”这一次，CDMS的研究人员在数据处理方面相当低调。CDMS的实验设备位于明尼苏达州苏丹地质和矿产国家公园713米深处，由锗或硅圆盘组成，这些圆盘已经被冷却到接近绝对零度(约-273摄氏度)。为了观察与WIMP碰撞引起的核反冲，研究人员通过匹配电子脉冲和热脉冲来监控机器。最初根据锗监测数据估计的疑似病例是通过CDMS二号发现的(研究人员现在正在使用超临界二氧化碳监测系统)。目前的三组疑似病例来自CDMS二号从2007年7月至2008年9月收集的硅监测数据，并于4月13日在美国物理学会丹佛召开的会议上发布。伊利诺伊州芝加哥大学的物理学家胡安·科勒没有参与CDMS项目，他说:“数据看起来完整无缺。”然而，物理学家认为这些疑似病例仍然需要谨慎对待。为了解释这些数据，CDMS的研究人员必须评估这样一组数据中背景信号的预期平均数量，他们计算出这个数量为0.4。将这个数字与其他细节结合起来，可以得出结论，弱作用概率为99.8%。然而，布朗大学的RichardGaitskell认为，如果研究人员低估了背景的影响，结果将是九牛一毛。“这就像脑外科手术。一个小小的错误会导致不可逆转的结果。”CDMS结果表明，软质量是质子质量的8倍，这不仅低于理论估计，而且与其他软质量结果不一致。2010年，立领和他的同事在素丹的CoGeNT项目中发现了一个疑似低质量软骨头的案例。2011年，研究人员在意大利格兰萨索的国家地下实验室通过超导低温罕见事件搜索(CRESST)项目发现了一个类似的疑似WIMPS病例。然而，同样在格兰萨索国家地下实验室进行的氙暗物质项目拒绝了由CoGeNT和CRESST项目发现的信号，并引发了关于谁的测量标准更可靠的争论。氙项目使用了一个充满液态氙的探测器，液态氙的原子核非常重，这使得探测器对WIMP不太敏感。一些研究人员认为氙项目团队夸大了探测器的灵敏度。此外，研究人员重新分析了CoGeNT检测到的结果，发现大多数所谓的信号都是背景信号。如果存在弱相互作用，其他实验很快就会发现它们。例如，大规模地下氙实验(LUX)安装在1478米深的斯坦福地下研究设施中，数据收集将于今年开始。如果WIMP存在，LUX的装有350千克冷冻液态氙的仪器肯定会发现成千上万个轻量级WIMP。衣领预测:“今年的结果将决定软骨头的存在。”对软骨头的严格检查已经不远了。弱相互作用概念起源于粒子物理学中的超对称性概念。该理论认为，每个已知的粒子都有一个相应的质量更高的“超对称粒子”。这些“超对称粒子”中最轻的是一种稳定的不带电荷的粒子，很难与普通物质相互作用——这是暗物质的一个特征。超对称理论预测这些粒子的质量比质子高100倍，这也是粒子物理学家的普遍认知。但是这个推论目前还没有得到证实。如果新建造的重达几吨的氙探测器或美国将要建造的其他类似设施未能探测到软物质的存在，物理学家可能不得不接受这样的现实，即使软物质确实存在，他们目前也无法观察到它。芝加哥大学的理论家梁-王涛说:“这是弱相互作用机制的关键节点，我们将拭目以待。”