暗物质搜寻产生无法解释的信号

从事XENON1T实验的科学家们在他们的探测器中检测到比他们预期的更多的活动。

这过量的事件可能表明存在一种以前未被探测到的暗物质粒子，称为轴子。

对于XENON1T实验中的新信号，有三种可能的解释。其中两个需要新的物理学来解释，而其中一个与一种被称为太阳轴子的假设暗物质粒子一致。

到目前为止，科学家只观察到暗物质的间接证据。对暗物质粒子的明确、直接的探测还没有完成。

有几种理论可以解释那个粒子可能是什么样子。最受欢迎的是WIMP，即弱相互作用的大质量粒子。

从事氙气系列实验的物理学家已经花了十多年的时间来寻找这些WIMP的迹象。但搜寻工作毫无结果。

2016年至2018年，这项实验在意大利的Gran Sasso设施的地下深处进行。

它的探测器装满了3.2吨超纯液化氙气，其中2吨用作氙气原子与通过的其他粒子之间相互作用的靶子。

当粒子穿过目标时，它可以从氙气原子中产生微小的闪光和自由电子。

这些相互作用中的大多数-也被称为事件-是与我们已经知道的粒子，如µ子、宇宙射线和中微子。这构成了科学家所说的背景信号。

未被发现的粒子发出的潜在信号必须足够强，才能超越背景噪音。

科学家们仔细估计了XENON1T中背景事件的数量。他们预计会看到大约232个，但实验结果却看到了285个-超出了53个事件。

一种解释可能是XENON1T探测器中存在微量氚引起的新的、以前从未考虑过的背景污染源。

这也可能是因为每秒都有数以万亿计的中微子畅通无阻地穿过你的身体。一种解释可能是中微子的磁矩(所有粒子的一种属性)大于标准模型中的值，标准模型对物理学中的基本粒子进行了分类。

这将是一个强烈的暗示，需要其他一些新的物理学来解释它。

然而，超额部分与太阳轴子发出的信号最为一致，太阳轴子是一种非常轻的尚未被探测到的粒子，它也是暗物质的候选者。

虽然这一重要性相当高，但还不足以得出轴子存在的结论。五西格玛通常是一项发现的公认门槛。

氚和中微子磁矩假设的重要性都对应于3.2西格玛，这意味着它们也与数据一致。

从事氙气合作的科学家目前正在升级到不同的版本，称为XENONnT。有了来自这个未来版本的更好的数据，他们有信心很快就会发现过量的数据是统计上的侥幸，背景污染，还是更令人兴奋的东西。