夏季或許是揭開暗物質面紗的最佳時機。在明尼蘇達州一座礦井地下半英里處進行暗物質實驗的研究人員表示，他們觀測到了隨季節變化的電脈衝波動，這可能是弱相互作用大質量粒子（WIMP）存在的蛛絲馬跡。
如果這些新發現是準確的，那麼它們將支持先前在義大利中部一座山下的地下實驗室進行的研究，該研究近十年來一直備受爭議。
這項新成果來自明尼蘇達州蘇丹礦的相干鍺中微子技術（CoGeNT）實驗。此實驗的探測器旨在尋找弱相互作用重粒子（WIMP）與鍺晶體內部原子之間最微弱的相互作用。由芝加哥大學卡弗里宇宙物理研究所的胡安·科拉爾（Juan Collar）領導的研究團隊分析了大約15個月的數據——雖然數據量不大，但3月份的一場火災中斷了實驗。
據卡弗里研究所稱，他們觀測到弱相互作用重粒子（WIMP）與鍺晶體相互作用的季節性變化跡象。科勒表示，這並非嚴格意義上的WIMP訊號，但其特徵與WIMP訊號的特徵相符。 WIMP被認為是暗物質粒子，暗物質約佔宇宙的23%。
這些難以捉摸的粒子很難被觀測到，因為它們不與電磁力或強核力相互作用。這也是探測器被埋在地下，讓廢棄礦井重煥生機的原因之一——厚厚的岩層可以屏蔽背景輻射和宇宙射線，防止它們阻擋來自路過的弱相互作用重粒子的極其微弱的信號。
探測器在15個月的時間平均每天探測到一次弱相互作用重粒子（WIMP）相互作用，季節性變化為16%。 （如需更詳細地了解結果，請點擊此處閱讀Collar的深度訪談。）
除了與先前的義大利實驗相呼應之外，這也符合地球如何在銀河系中遇到暗物質雲的公認理論。
當地球進入繞太陽公轉的夏季階段時，它的運動方向與太陽在銀河系平面上的運動方向一致。這會增加地球穿過瀰漫於銀河系中的暗物質雲的淨速度。科學家可以推斷出暗物質雲的存在，並且知道地球正在高速穿過它，因此，我們在春夏季節觀測到暗物質訊號的增強也就不足為奇了。而這正是這項研究聲稱觀測到的結果。
幾年前，位於義大利格蘭薩索的暗物質/碘化鈉大塊體稀有過程實驗（DAMA/LIBRA）聲稱觀測到了相同的現象。但許多物理學家駁斥了這些發現。隨後在2009年，位於蘇丹礦場的另一項實驗——低溫暗物質探測實驗——發現了疑似弱相互作用重粒子（WIMP）的熱訊號。
在另一篇論文中，費米實驗室的物理學家丹·胡珀和芝加哥大學的克里斯·凱爾索回顧了CoGenT和DAMA/LIBRA的數據，並表示這些數據相符。他們指出：“如果真實相位峰值出現在5月初，這將代表與DAMA/LIBRA合作組報告的結果一致的調製。”
科勒表示，團隊仍在研究他們的結果究竟是勉強排除DAMA的結果，還是勉強與之一致。同時，胡珀和凱爾索表示，另一個暗物質實驗——CRESST合作組——也報告了與CoGeNT探測到的所謂粒子大致相符的發現。
但問題在於：其他實驗，包括在同一礦井中進行的實驗，都沒有發現暗物質存在的跡象。那麼，究竟哪個結果才可信呢？
「很遺憾，這還不是一門精確的科學，」科勒說。 “但根據我們掌握的信息，以及我們對暈和這些粒子及其在暈中的行為所做的通常假設，情況似乎與預期相符。”
這對我們所有人來說意味著什麼？物理學家們正越來越接近揭開暗物質的本質──這是科學界最大的謎團之一。了解暗物質將有助於我們理解宇宙的起源和演化。隨著新型、更深層的地雷探測器不斷推進實驗，以及新的暗物質探測器在太空中的部署，暗物質研究的未來一片光明。
[芝加哥大學，《技術評論》]
