北京時間 6 月 3 日訊息，據國外媒體報道，許多年來，科學家付出了巨大的努力和大量的資金，希望瞭解可能構成大部分宇宙的無形物質到底是什麼，但迄今為止所有的科學實驗都未能探測到任何暗物質候選粒子。如今，美國特拉華大學的研究人員提出了一種新的暗物質實驗設計，試圖通過一面超薄的鏡子來探測所謂的“暗光子”。

這項研究描述了一種硬幣大小的加速度計，在理論上能夠測量到此前實驗中無法看到的微小粒子。研究人員希望找到的假想粒子即暗光子，與普通的光子大不相同。一種理論認為，光與暗物質（以及暗能量）的交流是通過暗光子，類似於我們熟悉的電磁力光子；該理論推測，暗物質會發射出暗光子，有時一個暗光子也可能與一個普通光子相互作用，改變後者的能量和軌道。

和光子一樣，暗光子也會表現為“電磁場”。只不過與光子不同的是，暗光子具有質量。這一特性使它們成為暗物質的候選粒子。

研究人員在兩篇論文中探討了不同的暗物質特徵型別，他們認為，這些特徵可以幫助我們探測到真正的暗物質。這兩篇論文都考慮了這樣一種可能性，即我們的銀河系正沐浴在一個粒子的海洋中，這些尚未被探測到的粒子比電子輕數萬億倍，構成了所有的暗物質。然而，這些粒子究竟是什麼，以及它們如何與常規物質相互作用，這其中還有許多關鍵的問題。

探索暗物質

幾十年來，物理學家一直在尋找宇宙中看不見摸不著的“暗物質”。最初，當科學家觀察宇宙時，發現了一些難以解釋的引力效應，並以此推測宇宙中存在著比常規物質多得多的質量。他們相信，宇宙中一定存在某種我們目前技術看不見的東西，才能解釋所有這些額外的引力。一個關於暗物質的理論認為，軸子（axion）是這些無形物質引起可觀測引力效應的原因（最近的一項研究認為，這些軸子可能會在中子星的核心突然出現或消失）。

最基本也最流行的暗物質理論認為，暗物質是由所謂的“弱相互作用大質量粒子”（weakly interacting massive particle，簡稱 WIMP）構成的。暗光子理論也是由該理論發展而來。還有一種觀點認為，暗物質可以用原始宇宙中的小黑洞來解釋。所有這些關於暗物質如何呈現，以及如何分佈的觀點，通常都意味著不同的暗物質粒子探測方式。

作為理論上的假想粒子，暗光子也可能是一種新的標準模型與暗物質粒子相互作用的媒介子。對暗光子的理論和實驗研究，將有助於發現超越粒子物理標準模型的新物理學，擴充套件人類對宇宙起源和演化的認識。暗光子具有獨特的相互作用，可以解釋一些 WIMP 單粒子方案無法解釋的問題，例如為何星系中心的密度會低於預期的結果。

有關暗物質密度的問題還存在相當大的不確定性。每一份地球大小的質量，所對應的暗物質質量就大約相當於一隻松鼠；問題不在於有多少暗物質存在，而在於暗物質是否真的以松鼠大小的質量，均勻地分佈在地球大小的質量中，形成超精細的粒子霧。

以鏡片作為探測器

該研究團隊提出，可以用一個硬幣大小，厚度為 100 奈米，由氮化矽薄膜和鈹製成的鏡片來探測暗光子。這種材料非常敏感，當光在表面之間反射時，探測器就能測量出鏡片和薄膜之間的距離是否發生了變化；如果發生了變化，可能就意味著有什麼東西把它們分開了，這或許能為我們帶來新物理學的線索。研究人員認為，這種裝置就像音叉一樣，可以設定為“監聽”特定頻率的暗物質。如果以此建造多臺探測器，每一臺都設定成不同的頻率，就可以提高探測到暗物質的機率；如果在一定的時間內沒有結果，他們還可以不斷換成其他頻率。

這種裝置的尺度可以擴充套件，且價格合理，與傳統的暗物質探測器設計大不相同，後者通常需要將成噸的氙埋在地下。事實上，研究團隊的設計將是“臺式”的，不過並不像我們一般理解的臺式概念。

探測器的懸掛越好（越接近自由落體），其結果就越能排除地面活動的噪聲干擾。他們的論文並不等同於具體的實驗設計，而是以此呼籲其他研究團隊能幫助開發精密的測量裝置，以完成這些困難的任務。

這種探測器將在大約 5 年內投入試驗執行。這些小型的感測器能發現任何暗物質嗎？沒有人知道。但即使毫無結果的話，也能幫助物理學家瞭解暗物質不是什麼，而這將有助於完善未來的研究。