很有可能成功寻找暗物质

研究人员称，世界上最大的粒子对撞机——大型强子对撞机(LHC)很有可能发现一种或多种难以捉摸的粒子，科学家们称之为暗物质，它构成了宇宙质量的六分之五。

2012年，在成功发现希格斯玻色子(被媒体称为上帝粒子，因为它填补了所谓的粒子物理学标准模型中的一个重要漏洞)之后，大型强子对撞机将注意力转向了寻找暗物质。

然而，到目前为止，横跨日内瓦北部法国和瑞士边境的长达27公里的粒子加速器仍处于空白状态。

欧洲核子研究中心(CERN)的高级研究员帕拉斯科瓦斯·斯皮卡斯(Paraskevas Sphicas)教授说，这很可能只是缩小可能性的问题。欧洲核子研究中心负责运营大型强子对撞机。

斯皮卡斯说，我们跑得越多，暗物质和我们能探测到的标准粒子之间相互作用的可能性就越小。他把这比作拿着彩票。

他说，如果我们已经售出的彩票数量非常大，比如说100亿张，如果你希望我们能得到什么，你就需要等到我们有大约100亿次抽奖，100亿次互动。

“如果出现这种情况的概率小于100亿次，比如1万亿次，你就得等到我们累积到接近或略高于1万亿次的彩票开奖次数。”

事实上，大型强子对撞机预计将在未来20年继续产生数据，在预计于2025年投入使用的升级后，大部分数据将以10倍于当前光束强度的水平产生。

斯皮卡斯解释说，从本质上讲，大型强子对撞机将覆盖这一可能性空间的很大一部分。他说，当然不能说得很肯定，不过我认为我们很有可能收到一些信号。

他是AMVA4NewPhysics项目的一员，该项目利用欧盟Marie Skłodowska-Curie行动的资金，培训博士生使用先进的多变量分析，这是一种新的机器学习技术，可用于解释大型强子对撞机碰撞产生的大量数据。

斯皮卡斯教授说，这使得人们可以投入大量时间，比如三年，来观察最新、最先进的多变量技术在分析大型强子对撞机数据方面的效果。

这很重要，因为数据分析代表了寻找暗物质的真正繁重工作，筛选所有记录的碰撞，寻找可能存在暗物质粒子的证据。

可见质量

物理学家通过观察星系的可见质量与基于星系运动的质量计算之间的差异，并考虑到引力的影响，推断出暗物质的存在。

问题是，引力非常微小，不可能在单个粒子的水平上探测到，这意味着它不能被用作寻找暗物质的方法。大型强子对撞机的工作是观察暗物质可能发生反应的其他方式。

斯皮卡斯说，如果我们发现了某种只与引力相互作用的东西，那将是非常奇怪的。“它必须有一些其他属性，它必须与宇宙的其他部分有某种联系。”

这意味着暗物质存在的可能性仍然是敞开的，物理学家们可能完全找错了方向。

目前还没有得到证实，但在大型强子对撞机(LHCb)进行的一项实验中，已经出现了一些偏离标准模型的异常现象，该实验旨在研究物质和反物质之间的差异。

来自西班牙南部的理论物理学家Adrián Carmona博士解释说:“它可能是已知的物理学，产生了一些我们无法准确预测的效应，或者它可能是新的物理学，或者只是一个统计波动。”Adrián Carmona博士接受了欧盟Marie Skłodowska-Curie行动的资助，作为NP4theLHC14项目的一部分在欧洲核子研究中心工作。

卡莫纳博士说:“但是，如果我们发现这是由于新的物理学，那将是非常令人兴奋的，它也可能告诉我们一些关于暗物质的事情。”

他试图理解这些偏差，这是他作为模型构建者角色的一部分——作为物理学家之一，他必须提出新的模型，并做出预测，让欧洲核子研究中心的实验团队进行测试。

他说:“这也可能是一扇通往新理论的大门，也可以解释为什么宇宙中可见物质如此之少。”

然而，这些努力总是有可能是徒劳的，大型强子对撞机永远也找不到暗物质粒子。

意大利国家核物理研究所的多变量分析专家Tommaso Dorigo博士是AMVA4NewPhysics项目的协调员，他说:“就我个人而言，我不相信大型强子对撞机实验会发现一种粒子(即暗物质)，我认为答案在别处。”

“然而，我们必须继续搜索。只有当我们完成了这个粒子可能存在的参数空间，我们才能说，“它不是一个粒子，暗物质一定是由别的东西组成的，也许是黑洞，或者谁知道是什么。”