暗物質與暗能量
弱作用大質量粒子
/ wimp /
如果暗物質是一種新粒子,它會是什麼樣?幾十年來,領跑者有個朗朗上口的名字:WIMP,是「弱相互作用大質量粒子」的縮寫。這名字本身就是一張清單。「大質量」意味著它很重——也許是質子質量的幾十到幾千倍。「弱相互作用」意味著它感受重力和弱核力(四種基本力之一,某些放射性衰變背後的那種力),卻不感受電磁力,所以它不發光,幾乎毫無阻礙地穿過普通物質。
WIMP 之所以如此誘人,是因為一個被物理學家戲稱為「WIMP 奇蹟」的巧合。如果這類粒子存在於熾熱的早期宇宙、並以弱力允許的速率彼此湮滅,那麼今天殘留下來的數量會自然而然地恰好等於我們實際所需的暗物質數量——無需任何精細調節。此外,若干為擴展粒子物理而提出的理論(尤其是超對稱)都把一個穩定的、弱相互作用的大質量粒子當作一種附贈的預言,使 WIMP 從兩個方向看上去幾乎是必然的。
然而,儘管如此優雅,WIMP 卻固執地不肯露面。為捕捉 WIMP 輕撞原子核而建的地下探測器、試圖產生它們的粒子對撞機,以及搜尋 WIMP 在太空中湮滅之輝光的望遠鏡,在三十多年裡全都一無所獲,排除了最自然的質量區間中的大片範圍。這並不證明 WIMP 不存在,卻給整個領域的信心降了溫,促使許多研究者遠更認真地對待軸子等其他候選者。
XENONnT 等實驗在地下深處的罐子裡灌入數噸超純液氙,等待一個路過的 WIMP 撞一下氙原子核,產生微弱的閃光和幾個電子。運行多年後,沒有出現令人信服的 WIMP 訊號,從而收緊了 WIMP 相互作用強度的上限。
幾十年來 WIMP 搜尋的空手而歸,擠壓了(但尚未扼殺)WIMP 假說。
WIMP 是一類候選者,而非已確認的粒子。屢次未能探測到它,對它構成了沉重的約束,卻未將其徹底排除——這也把注意力轉向了軸子等替代方案。
又稱
另見