夏天可能是揭开暗物质面纱的合适时机。研究人员正在明尼苏达州一个半英里深的矿井中进行一项暗物质实验，他们表示，他们观察到了季节性变化的电脉冲信号，这可能是WIMPs（弱相互作用大质量粒子）的标志。
如果这些发现是准确的，那么它们将支持意大利中部一座山下的地下实验室先前的研究，该研究近十年来一直备受争议。
这项新发现来自明尼苏达州苏丹矿的相干锗中微子技术（CoGeNT）实验。该实验的探测器正在寻找WIMPs与锗晶体内的原子之间最微弱的相互作用。由芝加哥大学卡夫里宇宙物理学研究所的Juan Collar领导的研究人员分析了约15个月的数据——数据量并不算大，但实验在三月份因火灾而中断。
根据卡夫里研究所的说法，他们看到了WIMPs与锗晶体之间相互作用的季节性变化迹象。Collar表示，这本身并不是WIMP信号，但它符合人们对WIMP信号的预期。WIMPs被认为是暗物质的粒子，占宇宙总质量的约23%。
由于这些不可思议的粒子不与电磁力或强核力相互作用，因此很难探测到它们。这也是探测器被埋在地下，为废弃旧矿井注入新生命的原因之一——厚厚的岩层可以屏蔽仪器免受背景辐射和宇宙射线的影响，从而可能掩盖掉擦肩而过的WIMP发出的极其微弱的信号。
在15个月的时间里，探测器平均每天探测到一个WIMP相互作用，季节性变化幅度为16%。（关于这些结果的更详细解释，可以点击此处阅读Collar的深度访谈。）
除了呼应之前的意大利实验外，这也符合关于地球如何在银河系中遇到暗物质云的现有理论。
随着地球在其绕太阳公转的轨道上进入夏季，它的运动方向与太阳在银河系平面内的自身运动方向一致。这增加了地球在弥漫整个银河系的暗物质粒子云中的净速度。科学家们可以推断出暗物质云的存在，并且知道地球正在其中高速穿行，因此在春季和夏季看到暗物质信号的增加是合乎逻辑的。这正是这项研究声称看到的。
几年前，意大利格兰萨索的DArk MAtter/Large sodium Iodide Bulk for RAre processes (DAMA/LIBRA)实验声称也看到了同样的结果。但许多物理学家都驳斥了这些发现。随后，在2009年，苏丹矿的另一项实验——低温暗物质搜寻（Cryogenic Dark Matter Search）实验发现了可能的WIMPs的热信号。
在一篇独立的论文中，费米实验室的物理学家Dan Hooper和芝加哥大学的Chris Kelso回顾了CoGeNT和DAMA/LIBRA的数据，他们认为这些数据是兼容的。“如果真实峰值出现在五月初，这将代表一种与DAMA/LIBRA合作组织报告的结果一致的调制，”他们说。
Collar表示，研究团队仍在确定他们的结果是勉强排除了DAMA的结果，还是勉强与DAMA的结果一致。与此同时，Hooper和Kelso表示，另一项暗物质实验，CRESST合作组织，也正在报告与CoGeNT探测到的所谓粒子大致一致的发现。
但问题来了：其他实验，包括在同一矿井中的一项实验，却未发现任何暗物质迹象。那么，应该相信哪一个呢？
Collar说：“不幸的是，这还不是一门精确的科学。但根据我们所掌握的信息，以及我们对暗物质晕及其在其中行为的通常假设，情况似乎正如人们所预期的那样。”
这对我们所有人意味着什么？物理学家们正越来越接近揭示暗物质的本质，这是科学上最伟大的谜团之一。理解暗物质将帮助我们理解宇宙的起源和演化。随着新的、更深层的矿井探测器正在加速实验，以及一项新的暗物质太空探测器即将投入使用，暗物质研究的未来看起来一片光明。
[芝加哥大学, Technology Review]
