持續近30年的暗物質信號，可能只是個誤會

1997年，在意大利一座地下實驗室里，研究人員記錄到一種奇怪的信號。

這個信號并不是偶爾出現，而是每年都會發生一次規律性的變化

對很多物理學家來說，這種變化非常熟悉。
理論預測，如果暗物質粒子不斷穿過地球，那么隨著地球繞太陽公轉，探測器與暗物質“風”的相對速度會發生變化。

這種變化就可能表現為一種一年一次的周期信號

因此，當研究人員第一次看到這種數據時，一個非常大膽的解釋很快被提出：

這可能是暗物質留下的痕跡。

如果這個解釋是真的，那意味著一件非常驚人的事情——
人類也許早在上世紀90年代，就已經直接探測到了暗物質

但接下來發生的事情，卻讓整個物理學界困惑了幾十年。

一個實驗看到，其他實驗卻看不到

提出這一發現的是一個名叫DAMA的實驗。

它使用一種碘化鈉晶體探測器，通過記錄粒子撞擊晶體時產生的微弱信號來尋找暗物質。

更重要的是，這種年度變化并不是偶然出現的。
在隨后的多年觀測中，DAMA團隊始終報告看到類似的周期信號。

如果這真的是暗物質，那么其他實驗理論上也應該看到同樣的現象。

問題是——

他們沒有。

幾十年來，世界各地建立了大量暗物質探測器。
實驗技術不斷進步，探測靈敏度也越來越高。

但無論是液氙探測器，還是鍺探測器，幾乎所有實驗都沒有觀察到類似的年度變化。

于是一個奇怪的局面出現了：

一個實驗說自己看到了暗物質，
而其他幾乎所有實驗都說沒有看到。

這場爭論就這樣持續了將近30年。

關鍵問題：材料不同

后來有人提出一種可能。

也許暗物質只會和碘化鈉晶體發生這種特殊相互作用。

而DAMA恰好使用的就是這種材料。

如果這個猜測是對的，那么使用其他材料的實驗自然看不到同樣的信號。

要驗證這個想法，最直接的方法其實很簡單：

用同樣的材料，再做一遍實驗。

兩個“復制版”實驗

于是，兩個新的實驗相繼建立起來。

一個在韓國，叫COSINE-100
另一個在西班牙，叫ANAIS-112

這兩個實驗最關鍵的一點是：

它們使用的探測材料和DAMA完全一樣——碘化鈉晶體。

同時，研究人員還改進了一些技術，以降低背景噪聲并提高探測精度。

如果DAMA看到的信號真的是暗物質，那么這些實驗理論上也應該看到類似的年度變化。

但結果并沒有出現。

數據告訴了一個不同的答案

在運行了幾年之后，COSINE-100和ANAIS-112分別公布了自己的數據分析結果。

兩個實驗都沒有發現任何明顯的年度調制信號。

最近，研究人員又做了一次更嚴格的分析：
他們把兩個實驗的數據合并在一起，進行統一統計。

結果依然非常清楚：

沒有發現暗物質信號。

這意味著一個重要結論：

DAMA實驗中的年度變化很可能不是暗物質造成的

那么DAMA到底看到了什么？

這個問題現在仍然沒有確定答案。

有些科學家認為，可能是環境因素造成的周期變化。
也有人懷疑，信號可能來自實驗系統中的某些背景噪聲。

無論原因是什么，這個持續了近30年的爭議現在基本有了結論。

那個曾經被認為可能來自暗物質的信號，
很可能只是一次誤判。

暗物質仍然沒有被找到

當然，這并不意味著暗物質不存在。

天文學觀測已經非常清楚地表明，宇宙中絕大部分物質都是看不見的暗物質。

只是到目前為止，人類仍然不知道它究竟是什么。

幾十年來，科學家已經提出了許多可能的候選粒子，也建立了大量實驗試圖尋找它們。

DAMA的故事提醒人們一件事：

在科學研究中，一個看起來非常誘人的信號，有時需要幾十年的檢驗，才能確認它到底是真實發現，還是一個誤會。

而暗物質真正的答案，可能仍然隱藏在宇宙深處，等待下一次實驗去揭開。

（參考：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）