
2023年6月16日下午3时22分39秒,美国南达科他州黑山(Black Hills)地下深达一英里处,一道突如其来的闪光划破了黑暗。这一事件发生在LUX-ZEPLIN (LZ) 实验的核心——一个充满极低温液体的密封罐中,该区域曾是矿工开采黄金的矿洞。罐内众多摄像头捕捉到了这道闪光,同时,浸没在液体中的细如发丝的导线也记录到了一股电流。
LZ实验是全球多个物理学家团队正在进行的暗物质探测项目之一,旨在捕获并研究这种神秘的“某种物质”。科学家们怀疑暗物质无处不在,却又难以捉摸。在过去的40年里,他们通过将探测器放置在地球上最寂静、最隐蔽的场所,试图捕捉暗物质的微弱“耳语”。然而,迄今为止,每一次光线爆发或电流涌动,最终都被证明有更普通的解释,研究人员始终一无所获。
然而,三年前的这道闪光却与众不同。闪光与电流的同步出现,似乎表明一个未知粒子与探测器中某个原子核发生了剧烈碰撞。这一事件几乎与LZ合作组数百名科学家毕生致力于排除的各种“背景噪声”(即模拟暗物质信号的普通闪光源)毫无相似之处。
然而,这次碰撞也并非科学家们一直在寻找的典型暗物质信号。换言之,它是一个彻头彻尾的谜团。但在长达四十年的空手而归之后,一个全新的谜团反而令人欣喜。
“我等一个积极结果,天哪,已经等了40年了,”德克萨斯大学奥斯汀分校的理论物理学家凯瑟琳·弗里斯(Katherine Freese)表示,她的工作曾启发了暗物质的搜寻。“所以,你可以想象我对LZ的结果感到非常、非常兴奋。”
LZ合作组在日本举行的TeVPA会议上公布了这一发现,并已向《物理评论快报》(Physical Review Letters)提交了相关论文。根据项目组的最佳估算,这道闪光是统计巧合的概率约为0.5%。尽管这一概率仍远高于粒子物理实验宣布“发现”所使用的0.00003%的阈值,但这一神秘事件无疑为长期停滞的暗物质研究注入了新的活力和方向。