在亚平宁山脉的地下、四川锦屏山的深处、南达科他州一座矿井的底部，一场天地级别的追捕正在进行。

深埋在这些岩石樊篱底下，装满液态氙的巨型探伤器试图初次胜仗探伤到暗物资——那种东谈主类寻找已久的隐形物资，它的引力塑造了咱们的天地。

商榷者但愿有一天，一颗被称为“弱相互作用大质料粒子”（WIMP）的暗物资粒子会撞上一个氙原子，产生一束闪光和一股电荷。这些实际运行了好几年，最近开动捕捉到一种原谅的信号，一种像幽魂一样穿过世俗物资、偶尔才撞上探伤器的粒子。缺憾的是，这个信号不是暗物钞票生的。探伤器捕捉到的是一种不异飘忽不定但世俗得多的东西：中微子——太阳和其他恒星大皆产出的超轻亚原子粒子。

在猜想的位置找不到暗物资，促使物理学家建议了大皆新的搜寻有筹备：量子传感器、液态氦探伤器、在木星大气层中搜索，等等。

物理学家几十年前就知谈这个中微子布景噪声的存在，仅仅寄但愿于在中微子成为干涉之前先找到 WIMP 暗物资。关连词，如今的但愿越来越迷茫了。咫尺的一些 WIMP 探伤器实在太大、太贤人了，它们正在参加所谓的“中微子迷雾”中——中微子信号很可能兼并的确要找的想法。莫得任何屏蔽技巧能挡住中微子，它们轻任意松就能穿过通盘地球。这意味着下一个用这种传统纪律搜寻 WIMP 暗物资的实际，可能即是终末一个。

但撞上中微子迷雾并不虞味着暗物资搜寻的终结，商榷者只需要换一个标的。“咱们莫得看到 WIMP 暗物资。”加州理工学院表面粒子物理学家凯瑟琳·祖雷克（Kathryn Zurek）说。科学家也莫得在横跨法国和瑞士边境的坚忍质子对撞门径大型强子对撞机（LHC）中发现新粒子。“是以东谈主们自然会把视线放宽。”祖雷克说。视线一放宽，等着被磨练的候选者还有好多。

换句话说，这场搜寻正在从一个窄小的探伤变成一场全面铺开的步履，这是一个很大的更正。今天的粒子物理学家对暗物资身份的把捏，反而不如他们刚开动找的时候。他们会坦率地承认：连最基本的问题皆弗成想自然——比如暗物资的构成身分比地球重照旧比无线电波轻，暗物资是一种粒子照旧十几种。

这种不细目性令东谈主颓落，致使让东谈主辞让。“候选者可能存在的范围太大了，任何一个小实际找到它的概率皆相当相当小。”加州大学圣巴巴拉分校暗物资实际物理学家休·利平科特（Hugh Lippincott）说。

但在猜想位置找不到暗物资，也催生了大皆新搜寻有筹备：量子传感器、液态氦探伤器、在木星大气层中搜索，等等。“现在公共相当雀跃。况且终于有了合适的工夫。”华盛顿大学物理学家格雷·里布卡（Gray Rybka）说。他齐集指导着一项搜寻轴子（一种超轻暗物资候选粒子）的实际。

但不错找的场地这样多，物理学家该从那边再行开动？

天文体上的无知

先从天地的降生提及。暗物资从一开动就跟咱们在一齐，那些早期岁月有好多东西不错学。天地早年发出的第一缕光充满了由底层物资漫步不均匀形成的波动，读这些天地“残渣”，商榷者能看出天地中独一 17% 的物资是由质子和中子这样的世俗粒子构成的，剩下 83% 是暗物资。暗物资除了引力以外，跟光和世俗物资险些莫得任何相互作用。

自然看不见暗物资，但它的引力留住了大皆思绪。咱们知谈星河系周围包裹着一团暗物资，因为太阳系绕星河中心转的速率太快了，光靠世俗物资的引力根柢拽不住。莫得暗物资在傍边拉着，咱们早就被甩进星系间的虚空了。咱们还能看到暗物资的质料会周折进程它的明后，就像透镜一样。把视线拉到最大，超星系团在天际中的漫步就像蛛网上的露水——这种结构离了暗物资，任何天地学表面皆讲明不了。

但统共天文体和天地学的根据对“暗物资到底是什么作念的”险些一无所知。“它告诉不了你单个构成身分是什么，只可告诉你一大堆放在一齐的总成果。”利平科特说。他指导着 LZ 实际，一台咫尺在南达科他州前霍姆斯塔克矿井里运行的 WIMP 暗物资探伤器。

WIMP 这个观念是 1980 年代建议来的。其时表面家们在想怎样推广模范模子——粒子物理学的总框架，形容了天地中统共基本粒子和它们之间的相互作用。模范模子很坚忍，但有缺口，最彰着的即是莫得包含引力，是以需要补充。其时最流行的补充有筹备叫超对称（简称 SUSY），中枢想路是：天地中每一种已知粒子皆应该有一个尚未被发现的“超伙伴”。要讲明为什么超伙伴于今没被探伤到，它们就必须质料很大（大到现存对撞机够不着）、况且跟世俗物资的相互作用极弱，能像幽魂一样穿过物资。换句话说，超伙伴即是 WIMP。物理学家很快意志到 WIMP 同期亦然绝佳的暗物资候选粒子：两个问题，一个粒子全处置。

超对称这个想法太诱东谈主了，好多粒子物理学家指望 LHC 一开机就能看到 WIMP。终结 2008 年 LHC 启动，数据一批批出来，最有但愿的超对称表面基本被甩掉了。WIMP 倒是活了下来，只不外跟催生它的那套表面脱了钩。

但现在看来，WIMP 淌若存在，可能也曾超出了咱们刻下的探伤才调。困难有好多，最辣手的一个不错这样理会：你在大海捞针，偏巧海里还有几根长得像针的东西。中微子和探伤器里的氙之间偶尔会发生相互作用，自然概率极低，但产生的信号跟暗物资的太像了，分不了了。

淌若还有终末一次 WIMP 实际，它得搜遍 WIMP 统共可能立足的边际，连中微子迷雾里面也不放过。有一个叫 XLZD 的神志恰是为此遐想的（名字拗口，是几个现存配合神志拼在一齐的缩写），筹划使用 60 到 80 吨液态氙——止境于全球一年的氙产量，比咫尺最大的探伤器多至少六倍。但这个神志可能也曾黄了：2025 年 12 月的一次粒子物理学会议上，好意思国动力部文书既不经办也不出钱，而神志造价可能远超 3 亿好意思元。“这个神志可能根柢作念不成了，”利平科特说，“好意思国一退出，基本上就等于判了死刑。”

与此同期，暗物资的搜寻范围在急剧扩大。2022 年商榷者画了一张巨大的候选者漫步图，把暗物资可能的构成和对应的质料皆标了上去。候选者主要漫步在两个区间，跨度大要 50 个数目级——10 后头跟 49 个零。最重的一端是原初黑洞，一种遐想的天体，大小跟小行星差未几，可能在大爆炸后不久就形成了，于今还在天地中飘飖。

但好多物理学家最感酷爱酷爱的是最轻的那头：轴子。

侧耳倾听

跟 WIMP 一样，轴子领先亦然为了修补模范模子才被建议来的。它要处置的是强核力的一个未解之谜——强核力是把原子核黏在一齐的基本力。表面上，它处理物资和反物资的步地不错不一样，但实际露出它偏巧完全一样，九游体育9GameSports中国官网没东谈主说得清为什么，这个知足被叫作“强 CP 问题”。1970 年代表面家建议了一个办法：加入一种极轻的粒子，质料独一电子的万亿分之一到百万分之一，无意就能把这个问题处置。这即是轴子。

轴子数目开阔，跟世俗物资险些不发生相互作用——巧合是暗物资必须具备的两个特征。但要探伤到它很难。轴子佩戴的能量一丁点儿，大要跟一个无线电波差未几，传统粒子探伤器根柢嗅觉不到。（LHC 里质子对撞开释的能量大要是轴子的 100 亿亿倍。）

物理学家想了一些招。最有但愿的一种是把一个超冷腔体加上强磁场当成收音机用，调到特定波长上“收听”。淌若恰好有一颗轴子跟腔体共振（也即是波长对上了）它就有契机变成一个光子，那就好检测多了。第一台全尺寸探伤器叫“光晕镜”（haloscope），1994 年在劳伦斯利弗莫尔国度实际室建成。今天全球有一批这样的探伤器，名字皆很乖癖：MADMAX、ABRACADABRA。

拿一台天地收音机去听一颗隐形粒子，需要极其缜密的操作。量子传感器要冷却到毫开尔文——离弥散零度只差零点几度。即便如斯布景噪声也消不干净。“有一次咱们检测到了一条‘天主的信息’，”里布卡自嘲地告诉我，“一查联邦通讯委员会的频谱分拨表，是一家宗教播送电台。”

到咫尺为止，物理学家好像搜索了能处置强 CP 问题的轴子可能存在的参数空间的 10% 到 20%。但搜寻不啻于此，他们也在找那些不处置强 CP 问题、但仍然可能是暗物资的轴子。“越来越多的东谈主在挑升为暗物资构建模子，哪怕跟其他问题无关，”加州大学圣克鲁兹分校表面物理学家戈里说，“自然，能一次处置两个问题就更好了。”

静静的鼎新

暗物资迟迟找不到，物理学家的心态也在变。候选者不再需要 WIMP 那种表面上的优雅，也不需要轴子那种浮松，而是退而求其次，只消相宜暗物资的基本要求就行。

这类“不抉剔”的候选者中最有代表性的是低质料暗物资，质料介于电子和质子之间。石溪大学表面物理学家埃西格打了个譬如：WIMP 是台球，低质料暗物资是乒乓球。乒乓球砸到保龄球瓶上，力谈太小，撞不出清醒的信号。“必须想出全新的探伤纪律，也需要全新的工夫。”埃西格说九游体育。

商榷者遐想了各式新式探伤器，装活着界各地的地下实际室里，好多就紧挨着老一代 WIMP 探伤器。有的找粒子撞飞电子的踪迹，有的盯着晶体，看晶格被轻轻撞一下后有莫得微微触动。还有原型机用液态氦——一种极贤人的超流体，暗物资粒子打上去应该会溅起“水花”。

但有个困难：噪声。暗物资探伤实际皆受外部噪声困扰，低质料暗物资搜寻还得拼凑探伤材料自己的里面噪声。晶体里的原子晶格就像拥堵的地铁车厢，自然会晃来晃去、挤压“乘客”（电子）。这不是找暗物资时想要的适意环境。

噪声也曾形成过困扰。2020 年，好几台搜寻低质料暗物资的探伤器皆冒出了大皆出乎猜想的信号。有东谈主猜：这会不会即是暗物资？查下来发现大部分信号的噪声开首皆能找到，谜底很明确：不是。

布景噪声什么场地皆可能来。硅基探伤器里的杂质会产生噪声；在地表放太久的材料会被天地射线照出微弱的辐照性；有一次实际里，一个晶体探伤器被螺丝拧得太紧，多出来的压力产生的振动看起来跟暗物资信号一模一样。“搞了了布景噪声从来皆难，”劳伦斯伯克利国度实际室的实际物理学家麦金西说，“但咱们跳到新的探伤范围太快了，快到通盘边界斯须不了了主要的布景噪声是什么了。”

达成噪声越来越热切，因为低质料暗物资的实际正在变大。几年后麦金西和共事野心在法国莫丹、意大利边境 1700 米厚的岩层底下安装一批桌面大小的实际安装。其中一个是装着大要一汤匙超冷液态氦的容器。淌若一颗低质料暗物资粒子撞上液面，产生的振动会把数千个氦原子喷朝上方，上头的硅探伤器认真捕捉电压的微不雅变化。其他安装用的是蓝对持-二氧化硅晶体和砷化镓（一种半导体）。

这些实际的想法是筛选出最佳的工夫道路，然后再建更大、更贤人、也更贵的探伤器。“想法还好多，哪种最适当放大限制还说不准。”埃西格说。现在的原则是：只消放得下桌面、表面上能测到暗物资，就值得试。

引力至上

搜猎场不局限于桌面，也不局限于地球。有东谈主建议别只在地下实际室里找，也去行星、恒星和卫星上望望。淌若暗物资粒子偶尔在再见时相互销毁，可能会电离行星大气中的氢，产生一谈从天际就能看见的紫外极光。这种自销毁开释的热量可能很大——大到足以融化行星的内核。地球的内核是固态的，这自己就能反过来拘谨暗物资的性质。更精准地测量行星内核温度，能把拘谨要求收得更紧。

用天文知足来搜寻暗物资不是新想路，但比年来物理学家的有筹备越来越有想象力。一个颠倒招引东谈主的建议是：去看木星卫星木卫三的冰封海洋。淌若暗物资相当重——比如是一颗原初黑洞——它可能打穿冰面，留住一个跟小行星撞出来的完全不一样的坑。

也有物理学家觉得应该把现存假定全放下，回到最基本的场地再行启航。“咱们对于暗物资的一切领略皆来自它跟引力的相互作用。”加州理工的祖雷克说。淌若专注于引力这条思绪，至少“你一定能学到东西”。

咱们知谈暗物资在星系圭臬以上是怎样证据的。“再往小了看，暗物资怎样在引力作用下聚到一齐，咱们险些一无所知。”祖雷克说。比如在一个太阳系的范围里，它是怎样漫步的？

这不是一两年致使五年能作念的事，况且现存工夫的贤人度远远不够。祖雷克作念的是的确永恒的野心。“好像需要几十年，也许一百年，”她坦言，“但我这辈子可能看不到了。”

也许明天有一天，物理学家不错通过监测远方脉冲星（归天恒星的旋转颓残）的精准计时，或者测量被激光悬浮的原子之间引力的轻微扰动，更多地了解暗物资的真神态。

脚下这个问题的限制令东谈主狭窄，尤其跟粒子物理学家曩昔处置过的问题比。LHC 开机之前，找希格斯玻色子的东谈主也曾把搜索范围框得很窄了。严谨的表面预计和塌实的实际数据告诉他们：淌若希格斯存在，质料一定在质子的 120 到 150 倍之间。LHC 开动对撞后没多久，希格斯就从数据里冒了出来，巧合是质子质料的 133 倍。

暗物资完全是另一趟事，险些是个透彻的谜。里布卡说猜它的质料或相互作用强度就像“从帽子里抽数字”。“咱们连帽子长什么样皆不知谈。”

这样多未知数眼前，收效毫无保险，商榷者我方也了了。“莫得谁保证你能发现什么。你可能在透彻糜费时候。”埃西格说。

但这莫得让他和其他东谈主辞让。“问题的性质即是这样。咱们得大范围搜、各式纪律皆试，”埃西格说，“没酷爱酷爱的话，照旧去干别的吧。”