持续近30年的暗物质信号，可能只是个误会

1997年，在意大利一座地下实验室里，研究人员记录到一种奇怪的信号。

这个信号并不是偶尔出现，而是每年都会发生一次规律性的变化

对很多物理学家来说，这种变化非常熟悉。
理论预测，如果暗物质粒子不断穿过地球，那么随着地球绕太阳公转，探测器与暗物质“风”的相对速度会发生变化。

这种变化就可能表现为一种一年一次的周期信号

因此，当研究人员第一次看到这种数据时，一个非常大胆的解释很快被提出：

这可能是暗物质留下的痕迹。

如果这个解释是真的，那意味着一件非常惊人的事情——
人类也许早在上世纪90年代，就已经直接探测到了暗物质

但接下来发生的事情，却让整个物理学界困惑了几十年。

一个实验看到，其他实验却看不到

提出这一发现的是一个名叫DAMA的实验。

它使用一种碘化钠晶体探测器，通过记录粒子撞击晶体时产生的微弱信号来寻找暗物质。

更重要的是，这种年度变化并不是偶然出现的。
在随后的多年观测中，DAMA团队始终报告看到类似的周期信号。

如果这真的是暗物质，那么其他实验理论上也应该看到同样的现象。

问题是——

他们没有。

几十年来，世界各地建立了大量暗物质探测器。
实验技术不断进步，探测灵敏度也越来越高。

但无论是液氙探测器，还是锗探测器，几乎所有实验都没有观察到类似的年度变化。

于是一个奇怪的局面出现了：

一个实验说自己看到了暗物质，
而其他几乎所有实验都说没有看到。

这场争论就这样持续了将近30年。

关键问题：材料不同

后来有人提出一种可能。

也许暗物质只会和碘化钠晶体发生这种特殊相互作用。

而DAMA恰好使用的就是这种材料。

如果这个猜测是对的，那么使用其他材料的实验自然看不到同样的信号。

要验证这个想法，最直接的方法其实很简单：

用同样的材料，再做一遍实验。

两个“复制版”实验

于是，两个新的实验相继建立起来。

一个在韩国，叫COSINE-100
另一个在西班牙，叫ANAIS-112

这两个实验最关键的一点是：

它们使用的探测材料和DAMA完全一样——碘化钠晶体。

同时，研究人员还改进了一些技术，以降低背景噪声并提高探测精度。

如果DAMA看到的信号真的是暗物质，那么这些实验理论上也应该看到类似的年度变化。

但结果并没有出现。

数据告诉了一个不同的答案

在运行了几年之后，COSINE-100和ANAIS-112分别公布了自己的数据分析结果。

两个实验都没有发现任何明显的年度调制信号。

最近，研究人员又做了一次更严格的分析：
他们把两个实验的数据合并在一起，进行统一统计。

结果依然非常清楚：

没有发现暗物质信号。

这意味着一个重要结论：

DAMA实验中的年度变化很可能不是暗物质造成的

那么DAMA到底看到了什么？

这个问题现在仍然没有确定答案。

有些科学家认为，可能是环境因素造成的周期变化。
也有人怀疑，信号可能来自实验系统中的某些背景噪声。

无论原因是什么，这个持续了近30年的争议现在基本有了结论。

那个曾经被认为可能来自暗物质的信号，
很可能只是一次误判。

暗物质仍然没有被找到

当然，这并不意味着暗物质不存在。

天文学观测已经非常清楚地表明，宇宙中绝大部分物质都是看不见的暗物质。

只是到目前为止，人类仍然不知道它究竟是什么。

几十年来，科学家已经提出了许多可能的候选粒子，也建立了大量实验试图寻找它们。

DAMA的故事提醒人们一件事：

在科学研究中，一个看起来非常诱人的信号，有时需要几十年的检验，才能确认它到底是真实发现，还是一个误会。

而暗物质真正的答案，可能仍然隐藏在宇宙深处，等待下一次实验去揭开。

（参考：N. Carlin et al, Combined Annual Modulation Dark Matter Search with COSINE-100 and ANAIS-112,

Physical Review Letters

(2025). DOI: 10.1103/9j7w-qp1c. On

arXiv

: DOI: 10.48550/arxiv.2503.19559）