勒克斯實驗：證明地球上存在暗物質

勒克斯實驗始於1876年，在南達科他州鎮的一個廢棄一個多世紀的礦區中。勒克斯實驗勘探了數以千計的金礦。現在科學家們正在用它來證明黃金礦山中存在暗物質。

在超過深達一英里的地下，科學家們勘探了此地的礦區，他們發現了十二邊形的液態氙。在達到122倍光速的光點倍增器中的頂部和底部發現了一個難以捕捉的暗物質，正和氙原子相互作用。但通過一年多的數據收集，大型地下氙實驗(LUX)，上周實驗室宣布他們仍然無法確定暗物質的存在。

暗物質：一個物理學家的金礦

質量弱相互作用粒子(WIMPs)的熱門候選人是暗物質,無形的東西佔宇宙物質的84%。 根據定義,暗物質不與光相互作用,也不通過強大的力量將原子核在一起互動。 雖然我們知道它與重力交互,交互葉子只有間接證據的存在,如影響星系旋轉。

但懦夫理論認為暗物質粒子也應該通過弱力相互作用,一個基本力量,支配自然在亞原子層面——包括融合在太陽中。 所以WIMP粒子應該很少粉碎成重原子核,生成的閃光，直接擊中原子核的機會非常低,但350公斤(770磅)的液態氙勒克斯實驗應該有很好的機會證明這一點。

經過短短三個月的運作,2013年勒克斯實驗已經報道出沒有發現暗物質的結果。 當時,實驗是此前實驗靈敏度的20倍。

在332天後的2014年9月,和上周宣布的初步分析調查結果比之前的的結果提高了四倍。 儘管長時間運行,增加靈敏度,和更好的統計分析,LUX團隊仍然沒有發現任何弱作用大質量粒子。

簡單地說:要麼弱作用大質量粒子不存在,或弱作用大質量粒子確實存在，但不喜歡與正常物質交互。

同樣值得注意的是勒克斯實驗不僅僅是尋找弱作用大質量粒子。 懦夫理論主要是一個實驗的結果。但更多的結果即將報道出關於暗物質的替代品,LUX結果等就可以和axion-like粒子相等同的物質。

並不是所有閃光都是金子

無數的實驗(如CDMS II,切實、CRESST)發現了懦夫理論中指出的微光檢測,但沒有發現統計上顯著的結果足以聲稱作為一個真正的檢測結果。勒克斯實驗有助於排除那些低質量WIMPs的影響。

「原來沒有實驗之前，我們能想到的,完全可以證實懦夫假說,」丹說麥肯錫(加州大學伯克利分校)。 「我們會檢測出弱作用大質量粒子的實驗計劃在未來15年左右。物理學家可能會得出這樣的結論:暗物質不是弱作用大質量粒子衰變的結果。」

這就是為什麼,儘管沒有發現任何WIMPs，但這次——勒克斯團隊繼續致力於下一代實驗:LUX-ZEPLIN。 其7噸液態氙實驗應該會到2020年等待暗物質交互的閃光的出現後。

三年的數據從LUX-ZEPLIN將探針懦夫場景基本限制從宇宙射線背景。 換句話說,如果LUX-ZEPLIN不檢測弱作用大質量粒子,它們不存在,或者他們完全超出我們的檢測能力。

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