新探测器却未能证实暗物质的潜在证据？

大约20年前意大利格兰萨索国度尝试室的DAMA/LIBRA尝试起头发布数据，显示它已经探测到与银河系暗物质晕彼此感化发生的旌旗灯号调制。据信暗物质约占已知宇宙的27%，而通俗物质仅占4%。剩下的69%被认为是由暗能量组成的。因为暗物质与通俗物质的彼此感化很弱，迄今为止，人们只能从恒星、星系和星系团等可见天体的引力效应中揣度出暗物质的存在。按照最广为接管的模子，地球、太阳和星系自身的结合活动，对地球上的不雅测者来说，发生了一种暗物质风——更切当地说，是一种由彼此感化较弱的大质量粒子或大质量弱彼此感化粒子(WIMPs)组成的风，这些粒子被认为是组成暗物质的设想粒子。

博科园-科学科普：在地球环绕太阳的年度轨道中，探测器与弱彼此感化大质量粒子彼此感化的旌旗灯号，当行星标的目的风的相反偏向活动时增添，当它们标的目的统一偏向活动时削减，波动是余弦曲线。DAMA/LIBRA人事部分暗示，他们已经探测到旌旗灯号的速度在一年傍边跟着余弦波的转变而转变，而且它们对应着暗物质的特征。问题是，自从这一发现初次发布以来，还没有任何其他尝试证实过这一特征。应该强调的是，其他尝试利用分歧的材料和阐发手艺。为了查验DAMA/LIBRA数据与其他尝试数据之间的差别，并寻找暗物质存在的有力证据，cosin -100在韩国阳阳地下尝试室y2l地下700米处建造。

巴西研究人员正在介入COSINE-100尝试，该尝试位于韩国地下700米。《天然》刚颁发了一篇关于初次运行数据的文章。图片：thallium-doped sodium iodide crystals in dark matter detector / COSINE-100

2018年12月颁发在《天然》上的一篇文章展示了COSINE-100前59.5天数据的成果。Nelson Carlin Filho，圣保罗大学物理研究所(IF-USP)传授和两名监视者配合介入了COSINE-100国际合作。COSINE-100前59.5天的成果未能证实来自DAMA/LIBRA的数据。获得的成果与弱彼此感化大质量粒子特征不符。卡林强调，这一负面发现尤其主要，因为DAMA/LIBRA和cos -100都利用由碘化钠(Nal)晶体系体例当作的探测器。这是初次颁发的由这种材料构成探测器的发现，这种探测器具有足够的尺寸和活络度来研究DAMA/LIBRA旌旗灯号区域。并不是说DAMA/LIBRA的研究人员错了，它们可能捕捉了现实旌旗灯号中的周期调制。

然而除非暗物质模子获得显著点窜，不然这些旌旗灯号极不成能归因于与弱彼此感化大质量粒子的彼此感化。无论若何，工作才方才起头。在完全证实或驳倒达玛/天秤座声称的年度调制之前，还需要几年的数据。COSINE-100探测器由8个掺铊的碘化钠晶体构成，总质量为106公斤。每个晶体都与两个光电倍增管耦合，以测量晶体中沉积的能量。整个阵列浸没在2200升液体闪灼体中，四周环抱着铜、铅和塑料闪灼面子板。所有这些屏障的目标（以及在地下700米安装探测器的决议）是为了削减由宇宙射线(μ介子)、宇宙布景辐射(来自原始宇宙的光子，在微波波段被探测到)和探测器材料发射的粒子所造当作干扰。不雅察暗物质粒子和探测器材料之间彼此感化的可能性很小。除了屏障，主要的是阐发旌旗灯号的外形，以解除布景的影响。

基于利用暗物质晕的尺度模子进行高度复杂的统计处置，以及蒙特卡罗模拟和其他资本，cos -100界说了一条曲线，该曲线被认为是探测材猜中WIMPs与原子核彼此感化的“解除极限”。这一极限证实并微调了先前尝试所确定的极限。这条曲线是用二维笛卡尔坐标系绘制。wip -核子散射截面在y轴上，简单暗示彼此感化的概率，WIMP质量在x轴上。任何坐标可以绘制在解除边界以下事务都是候选的wimp -核子彼此感化。它上面的任何事务都不克不及知足按照模子进行交互的需要前提。达玛/天秤座的旌旗灯号超出了限制，请注重，除了利用与DAMA/LIBRA[碘化钠晶体]不异材料制当作的检测器外，cos -100还利用了近似的事务选择手艺。这削减了因为尝试差别而导致的成果差别。没有发现暗物质，发现DAMA/LIBRA的测量成果与暗物质晕的尺度模子纷歧致。

暗物质理论

此刻科学界遍及认为暗物质是存在的。1933年瑞士天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky, 1898-1974)在对银河系自转速度的研究中发现了第一个证据。兹威基意识到，按照不雅测到的发光质量，星系的自转速度比它们本应达到的速度要快。他还提出，另一种物质——他称之为“dunkle materie”(德语为“暗物质”)的引力感化，必定在影响着这些速度。20宿世纪70年月，美国天文学家维拉·鲁宾(Vera Rubin, 1928-2016)在一项星系自转速度的系统研究中证实了兹威基的假设。鲁宾的严谨计较获得了后续研究证实，成果表白，相关星系的暗物质含量至少是正常物质的5到10倍。今天，基于星系的扭转速度和其他证据，好比爱因斯坦起首提出的引力透镜效应，以及布景微波辐射，宇宙构成的公认比例大约是4%的正常物质，27%的暗物质和69%的暗能量。

若是暗物质的存在被普遍接管，此刻的问题是确定它是由什么构成。基于wimp模子仍然是最普遍接管的模子。这种粒子被认为只经由过程重力和弱核力与正常物质彼此感化。这大要就是为什么它们没有被持续检测到的原因。因为未能探测到大质量弱彼此感化粒子，科学家们提出了轴子和暗光子等替代方案。没有什么能阻止暗物质由几种分歧的元素构成，还有很多工作要做，cos -100仍然在进行第一步。下一步，也是很主要的一步，是测验考试再现年调制或者证实它不克不及再现。这现实上正在进行中。也在筹办尝试的第二阶段，cosin -200，用200公斤的晶体，安装在韩国的另一个处所。