T.自从第一次直接搜索暗物质以来已经通过了HREE数十年,尝试从最初为另一个目的的粒子探测器回收数据。这项工作反应迅速吗一份提案由理论物理学家标记古德曼和爱德华的Witten,他们称之为通过核反冲探测暗物质的可能性。建议的实验方法类似于与不可见的提示球的台球。如果你看到彩色台球(探测器的原子核)突然转向没有明显的原因,你知道它一定是被直接看的东西(暗品粒子)所震撼。
假设的提示球在一个诙谐的面积下聚集在一起:WiMPS,用于弱相互作用的大量颗粒。这种相当通用的术语包括所有能够产生核反冲的新颗粒,同时不会使由已知颗粒的RFFRAFF引起的其他相互作用机制的分配。实验者提出并实施了大量巧妙的技术来寻找这些核反冲。实验实施了智能的新方法,以接受源自核反冲的信号,同时拒绝所有其他形式的相互作用。
当谈到暗物质时,我们可能会遇到困难,接受性质告诉我们。
除了对类轴子粒子(ALPS)的孤立搜索外,暗物质搜寻者主要集中在对WIMP的探测上。这种热衷并不是因为对微观台球游戏的不健康痴迷:例如,大质量弱相互作用粒子标准模型的超对称扩展自然产生了大质量弱相互作用粒子。常识告诉我们,我们应该首先寻找具有坚实理论动机的暗物质候选者。
这一切都非常明智,但只有一个问题:它没有工作。经过30年的攻击WIMP高塔,没有实验产生明确的证据。
T.把暗物质搜索和加速器实验的负面结果结合起来,已经导致了超对称模型的逐步减少,这种模型能够产生与宇宙相关的WIMP。也许是对此的反应,理论家们积极探索其他选择。在过去的几年里,人们对替代“香草的”中等质量弱相互作用粒子的理论兴趣激增。在这一连串的活动中,我们可以看到两个经常相互重叠的主题:一是质量较轻的粒子,由于其微小的动量,无法产生比目前探测器灵敏度更高的信号;二是对核反冲以外的相互作用机制的研究。这种兴趣的转变可以用去年暗物质的候选人得到爱德华·威腾和他的现代同谋者的认可:一种粒子非常轻,其波长可以拉伸一个典型星系的直径。
但实验主义者尚未改变他们的方式 - 我自己说是一个实验主义者。我们应该是我们脚的人在地上牢牢地种植,与我们的理论家朋友漂浮在猜测的云彩中。但是,当谈到暗物质时,我们可能会遇到困难,接受大自然在告诉我们。事实上,我们大多数人仍然通过善意和Witten从纸上拿走我们的帖子,这在靠近900个引用的情况下,以单调的增加的速度:你会认为我们只是开始拿起速度。
遗憾的是,实验界的重量投资进入下一个和可能最终一代的WIMP探测器导致了一种惯性,没有针对持续的现象学产品进行的主要搜索。实验主义者比他们的理论同行更多的病人吗?更狭隘?这种烦躁不安还是早产?宇宙的盛大计划是30年的?毕竟,它花了詹姆斯查多德超过十年的实验,发现中子,也通过寻找那些讨厌的核反冲。
那些应该提出新的暗物片检测方法的人看到他们最好的岁月。
这些问题的答案是多方面的,是控制现代科学进步的复杂动力学的一个很好的例子。我们可以从列举显而易见的事实开始:建立良好的实验,并使它们发挥作用,需要大量的时间和精力。只要物理学仍是一门实验科学,这一现实就会降低对任何理论输入的响应时间。注意缺陷多动障碍,如果引导得当,可以帮助增加一个崭露头角的理论家的影响力。同样的症状在一个年轻的实验学家身上肯定会导致一个非常短暂的职业生涯:我们被期望完成我们开始的事情。
但是,工作中还有另一个,不太健康的动态,实验主义者应该承认责任。最初作为小实验领域的目的,具有充足的创造性和发明的空间,已经被疾病感染了在高能物理学中首先注意到的疾病。随着实验的规模和复杂性的增长,伴随着原创性的任何东西都是很少的。仍然是机器中的忠诚齿轮,做出你定义的尺码,你将是一个运气,补偿。其结果是,那些谁应该提出新的方法来暗物质探测,对如何构建更好的捕鼠器更深的层次上的乐器演奏,看到自己最好的岁月流逝中一片模糊。即使这种悲伤的趋势不是那么,人们也毫无疑问,年轻的企业家精神有多少资金可以在一点可用的时候能够充分致力于持续的WIMP搜索。
W.最近,当一个考虑加入暗物质研究的学生走近我时,我描述了两种可能的情况。首先,在下一代探测器的探测范围内发现了WIMP,我们将进入暗物质精密研究的“黄金时代”。包括充足的资金和工作保障,但现在大部分的兴奋都消失了。如果我是学生,来得太迟了,这将是一个非常无聊的前景,我试图准确地传达这一点。另一个场景是世界末日,因此更令人满意。这些探测器什么也没发现,大型强子对撞机消除了对超对称性剩余的兴趣(至少对任何一个理性的人来说),而大规模的WIMP研究就像几年前的地下质子衰变研究一样,当时占主导地位的大统一理论不再流行,也就是说被遗忘了。
在那些灰烬中,随着黑猩猩的眼罩现在被删除,我们会重新组合并培训,提出更加平衡的努力组合,更好地对应于许多顾问粒子暗物质可以采取:我亲自吸引了不需要的实验几十年前,地下站点,简单的搜索应该以良好的顺序进行。如果我们吸取了教训,我们也将废除上述任何理论偏差,常为恶性的“常识”,而专注于开发,以从一个黑暗部门的互动任何想得到的方式敏感的新工具。一个人只能希望。
胡安·科勒(Juan Collar)是芝加哥大学Kavli宇宙学研究所的教授。
图片来源:ESO
本文最初发布Nautilus宇宙2017年2月。









