◎ 科技日报记者 张梦然
在美国南达科他州桑福德地下研究设施内，LZ暗物质探测器作为当前全球规模最大的暗物质直接探测装置，由39家机构联合打造。研究团队在分析2023年3月至2024年4月期间累计220天的有效运行数据时，捕捉到一个无法用已知背景解释的信号，疑似暗物质粒子碰撞所致。该成果近日在日本举行的TeV粒子天体物理学会议上对外公布，相关论文已递交《物理评论快报》。
LZ探测器报告发现了一个可能是暗物质粒子的事件，但科学家需要更多数据来检查。图片来源：桑福德地下研究实验室
迄今为止，科学界尚未正式确认任何暗物质粒子的存在。LZ探测器以约10吨超纯液氙作为靶材，深埋地下以隔绝宇宙射线干扰。当粒子撞击液氙时，会先产生一束极短暂的闪烁光；随后，被电场漂移出的电子在阳极区域触发第二束光。两束信号在强度、到达时间及空间分布上的差异，使团队得以判断碰撞属于电子反冲还是核反冲——而暗物质信号的搜寻重点正是后者。
在此次分析中，团队将反冲能量上限提升至270千电子伏，这才使这例高能事件得以显现。该信号对应一次约248千电子伏的氙原子核反冲，处于暗物质搜索窗口的高能端。然而，LZ团队在同一批数据中针对传统弱相互作用大质量粒子（WIMP）的搜索却毫无斩获。
团队指出，单次事件尚不足以定性，同时也对标准WIMP模型构成挑战。由于WIMP理应引发大量低能反冲，而LZ在同一批数据中却未发现任何相关迹象，若这确为暗物质信号，其性质恐怕并非最简单的WIMP类型，而需借助更为复杂的理论框架加以阐释。
学界对此反应不一。有研究者认为这一信号“并不离谱”，现有扩展模型即可涵盖；也有人称其为近年来最引人注目的发现，预计将催生大量后续论文。但更多物理学家保持审慎态度：毕竟仅有一次事件记录，在更多数据出炉之前，谁也无法断言其真实本质。
团队明确否认发现暗物质，只承认找到一个值得检验的异常事件。此前暗物质搜寻历程中亦曾出现波折：意大利格兰萨索国家实验室的XENON1T实验曾报告过未知粒子迹象，但最终被后续验证所否定。
目前，LZ已积累至少三倍于本次分析的数据量。若信号确为真实，后续批次应能再现同类事件；若属背景涨落，扩大统计样本后该信号将被判定为噪声。物理学界正拭目以待，看这是暗物质的真面目，抑或又是一场空欢喜。
【总编辑圈点】
在地下实验室中屏蔽一切宇宙常规射线，以超纯液氙为靶材“守株待兔”，是科学界搜寻暗物质的主流路径之一。全球有多支暗物质探测团队，但迄今无人真正捕获其踪迹。此次，LZ探测器在220天的“监听”中，于高能区捕捉到一记来源不明的碰撞信号。它虽算不上“实锤”发现，却已令物理学界为之侧目。研究团队公布这一异常现象，为同行提供了深入探讨与研究的契机。它究竟是一场“误会”还是一块里程碑？让我们静候答案。
