新探測器卻未能證實暗物質的潛在證據？

大約20年前意大利格蘭薩索國度嘗試室的DAMA/LIBRA嘗試起頭發布數據，顯示它已經探測到與銀河系暗物質暈彼此感化發生的旌旗燈號調制。據信暗物質約占已知宇宙的27%，而通俗物質僅占4%。剩下的69%被認為是由暗能量組成的。因為暗物質與通俗物質的彼此感化很弱，迄今為止，人們只能從恒星、星系和星系團等可見天體的引力效應中揣度出暗物質的存在。按照最廣為接管的模子，地球、太陽和星系自身的結合活動，對地球上的不雅測者來說，發生了一種暗物質風——更切當地說，是一種由彼此感化較弱的大質量粒子或大質量弱彼此感化粒子(WIMPs)組成的風，這些粒子被認為是組成暗物質的設想粒子。

博科園-科學科普：在地球環繞太陽的年度軌道中，探測器與弱彼此感化大質量粒子彼此感化的旌旗燈號，當行星標的目的風的相反偏向活動時增添，當它們標的目的統一偏向活動時削減，波動是余弦曲線。DAMA/LIBRA人事部分暗示，他們已經探測到旌旗燈號的速度在一年傍邊跟著余弦波的轉變而轉變，而且它們對應著暗物質的特征。問題是，自從這一發現初次發布以來，還沒有任何其他嘗試證實過這一特征。應該強調的是，其他嘗試利用分歧的材料和闡發手藝。為了查驗DAMA/LIBRA數據與其他嘗試數據之間的差別，并尋找暗物質存在的有力證據，cosin -100在韓國陽陽地下嘗試室y2l地下700米處建造。

巴西研究人員正在介入COSINE-100嘗試，該嘗試位于韓國地下700米。《天然》剛頒發了一篇關于初次運行數據的文章。圖片：thallium-doped sodium iodide crystals in dark matter detector / COSINE-100

2018年12月頒發在《天然》上的一篇文章展示了COSINE-100前59.5天數據的成果。Nelson Carlin Filho，圣保羅大學物理研究所(IF-USP)傳授和兩名監視者配合介入了COSINE-100國際合作。COSINE-100前59.5天的成果未能證實來自DAMA/LIBRA的數據。獲得的成果與弱彼此感化大質量粒子特征不符。卡林強調，這一負面發現尤其主要，因為DAMA/LIBRA和cos -100都利用由碘化鈉(Nal)晶體系體例當作的探測器。這是初次頒發的由這種材料構成探測器的發現，這種探測器具有足夠的尺寸和活絡度來研究DAMA/LIBRA旌旗燈號區域。并不是說DAMA/LIBRA的研究人員錯了，它們可能捕捉了現實旌旗燈號中的周期調制。

然而除非暗物質模子獲得顯著點竄，不然這些旌旗燈號極不成能歸因于與弱彼此感化大質量粒子的彼此感化。無論若何，工作才方才起頭。在完全證實或駁倒達瑪/天秤座聲稱的年度調制之前，還需要幾年的數據。COSINE-100探測器由8個摻鉈的碘化鈉晶體構成，總質量為106公斤。每個晶體都與兩個光電倍增管耦合，以測量晶體中沉積的能量。整個陣列浸沒在2200升液體閃灼體中，四周環抱著銅、鉛和塑料閃灼面子板。所有這些屏障的目標（以及在地下700米安裝探測器的決議）是為了削減由宇宙射線(μ介子)、宇宙布景輻射(來自原始宇宙的光子，在微波波段被探測到)和探測器材料發射的粒子所造當作干擾。不雅察暗物質粒子和探測器材料之間彼此感化的可能性很小。除了屏障，主要的是闡發旌旗燈號的外形，以解除布景的影響。

基于利用暗物質暈的尺度模子進行高度復雜的統計處置，以及蒙特卡羅模擬和其他資本，cos -100界說了一條曲線，該曲線被認為是探測材猜中WIMPs與原子核彼此感化的“解除極限”。這一極限證實并微調了先前嘗試所確定的極限。這條曲線是用二維笛卡爾坐標系繪制。wip -核子散射截面在y軸上，簡單暗示彼此感化的概率，WIMP質量在x軸上。任何坐標可以繪制在解除邊界以下事務都是候選的wimp -核子彼此感化。它上面的任何事務都不克不及知足按照模子進行交互的需要前提。達瑪/天秤座的旌旗燈號超出了限制，請注重，除了利用與DAMA/LIBRA[碘化鈉晶體]不異材料制當作的檢測器外，cos -100還利用了近似的事務選擇手藝。這削減了因為嘗試差別而導致的成果差別。沒有發現暗物質，發現DAMA/LIBRA的測量成果與暗物質暈的尺度模子紛歧致。

暗物質理論

此刻科學界遍及認為暗物質是存在的。1933年瑞士天文學家弗里茨·茲威基(Fritz Zwicky, 1898-1974)在對銀河系自轉速度的研究中發現了第一個證據。茲威基意識到，按照不雅測到的發光質量，星系的自轉速度比它們本應達到的速度要快。他還提出，另一種物質——他稱之為“dunkle materie”(德語為“暗物質”)的引力感化，必定在影響著這些速度。20宿世紀70年月，美國天文學家維拉·魯賓(Vera Rubin, 1928-2016)在一項星系自轉速度的系統研究中證實了茲威基的假設。魯賓的嚴謹計較獲得了后續研究證實，成果表白，相關星系的暗物質含量至少是正常物質的5到10倍。今天，基于星系的扭轉速度和其他證據，好比愛因斯坦起首提出的引力透鏡效應，以及布景微波輻射，宇宙構成的公認比例大約是4%的正常物質，27%的暗物質和69%的暗能量。

若是暗物質的存在被普遍接管，此刻的問題是確定它是由什么構成。基于wimp模子仍然是最普遍接管的模子。這種粒子被認為只經由過程重力和弱核力與正常物質彼此感化。這大要就是為什么它們沒有被持續檢測到的原因。因為未能探測到大質量弱彼此感化粒子，科學家們提出了軸子和暗光子等替代方案。沒有什么能阻止暗物質由幾種分歧的元素構成，還有很多工作要做，cos -100仍然在進行第一步。下一步，也是很主要的一步，是測驗考試再現年調制或者證實它不克不及再現。這現實上正在進行中。也在籌辦嘗試的第二階段，cosin -200，用200公斤的晶體，安裝在韓國的另一個處所。