一种完全不同的方法来确认宇宙中最难以捉摸的物质

研究人员声称，微小的十亿年前的盐可以揭示暗物质的存在。暗物质被认为占宇宙的85%，但到目前为止用于验证其存在的高科技设施花费数十亿美元未能产生明确的结果。

现在，由瑞典斯德哥尔摩大学的Andrzej Drukier领导的物理学家团队提出了一种截然不同的方法。

暗物质被认为是由称为弱相互作用的大质量粒子的亚原子实体构成的，或者令人愉快的是WIMP。

旨在检测它们的当前实验依赖于在远程和屏蔽环境(例如洞穴或矿井)中安装巨大的“目标质量”，包括例如100吨惰性气体。然后使用足够灵敏的探测器监测目标，以便在WIMP撞击时拾取核的反冲。

目标很大，以最大化核 - WIMP碰撞的机会 - 粒子物理学家认同的事件很少发生，因为暗物质和可见或重子物质不经常相互作用。它们还必须被屏蔽，因为许多其他亚原子现象，例如放射性衰变和宇宙射线的影响，相比之下，暗物质被噪声淹没，这种现象更为常见。

Drukier及其同事提出了一种非常非常不同的方法。在发表在物理评论D期刊上的一篇论文中，他们建议仔细观​​察100毫克矿物晶体，以便找出过去碰撞产生的伤痕。

他们写道：“我们建议研究古老的矿物质，观察在大到[十亿年]的时间尺度上记录的WIMP核相互作用的痕迹。”

逻辑是引人注目的。监测10年的100吨质量惰性气体可能记录出一定数量的暗物质碰撞。在适当的情况下埋藏了十亿年的矿物质斑点可能记录得更多。

为了确保暗物质相互作用不被天然放射性衰变或甚至来自太空的粒子所覆盖，Drukier及其同事建议使用形成水下深处的盐晶，称为海洋蒸发物。

他们说：“这些矿物的放射性污染物浓度显着低于地壳中的典型矿物质。”

物理学家说，暗物质是这些相互作用的唯一来源，可以在晶体上留下疤痕 - 纳米级标记 - 可以通过最先进的技术检测到。

他们写道：“重新核心会在某些类别的矿物中留下损伤痕迹，即所谓的固态轨道探测器。”

他们提出了两种识别这些疤痕的方法，这取决于暗物质粒子的大小 - 这个问题本身就是一个备受争议的问题。

Drukier及其同事说，使用氦离子束显微镜技术可以检测质量相当于10质子或更低质量的暗物质粒子所造成的损害。

可以通过使用另一种方法(称为小角度X射线散射)检测由质量大于10个质子的较大暗物质候选粒子造成的疤痕。

古代矿物可以作为可验证的暗物质检测途径的想法并不新鲜。它是1995年由另一组物理学家首次提出的，使用的是一种称为白云母的矿物。

然而，该实验受到当时可用的测量技术的限制 - 这是研究人员容易接受的事情。

“我们认为，在我们将目前的限制降低几个数量级之前，背景可能不会出现，”他们总结道。

20多年后，情况发生了变化。

Drukier的团队称他们提议的设置为“古探测器”。他们承认，到目前为止，这个想法仍然主要是理论上的，但提出了下一步使用从表面附近获得的矿物质并使它们接近WIMP相互作用以证明该方法的可行性。

实际上，他们补充说，他们的实验可能会及时揭示宇宙，而不仅仅是对暗物质的验证。

他们写道：“灵敏度和曝光时间也使得古探测器对WIMP暗物质搜索之外的许多应用都很有意义。”

“例子包括研究宇宙射线通量或来自太阳或超新星的中微子的时间变化。另一个例子是对大量曝光促进的质子衰变的研究。