WIMP 粒子現蹤？LZ 暗物質搜索實驗取得驚人結果
近一個世紀以來，研究人員一直試圖理解暗物質，但所有實驗皆未直接偵測到，我們始終困在迷霧中。直到現在，勒克斯-澤普林實驗（LUX-ZEPLIN，LZ）數據最新分析結果發現一種前所未見的粒子相互作用，且能以候選暗物質粒子 WIMP 訊號解讀，是迄今 LZ 實驗最有力暗物質線索。
勒克斯-澤普林實驗（LUX-ZEPLIN，LZ）位於桑福德地下研究設施，是由 10 噸液態氙製成的超靈敏暗物質探測器，旨在直接搜索大質量弱相互作用粒子（WIMP）核相互作用訊號，當暗物質撞擊液氙罐內原子核，會讓氙核產生一小束閃光並立即被光感測器陣列偵測，同事件還會釋放電子，當這些電離電子因外部施加的電場向上漂移抵達探測器頂部，會再次發出閃光（電致發光）。
盯梢了 15 年，近日 LUX-ZEPLIN 團隊分析 2023 年 3 月～2024 年 4 月收集的數據，終於驚喜挖出一件前所未見粒子撞擊事件，能量落在 43 GeV，位置、特徵也都落在科學家預期暗物質出現的範圍，且幾乎找不到任何已知背景訊號可解釋。
雖然只是單一事件，仍足以讓整個物理學界興奮，若該異常事件確實由暗物質引起，那產生該事件的 WIMP 粒子可能至少為200 GeV/c2（或超過質子質量 200 倍），且可能涉及比傳統模型更複雜的交互作用。
不過團隊並未宣稱發現暗物質，因為物理學界宣布「重大發現」的黃金標準是標準差達 5 sigma（機率誤差小於百萬分之一），此次分析結果標準差僅 2.6 sigma，代表仍有約 0.5% 機率可透過已知背景雜訊解釋，但這已是 LZ 實驗有史以來最接近暗物質的一次搜索。
過去 20 年來，WIMP 粒子是最受歡迎的暗物質候選目標，但近年各大地下實驗都沒有找到它，讓部分科學家開始懷疑 WIMP 粒子可能不存在，或暗物質可能是其他類型的粒子。此次 LZ 實驗抓出 43 GeV 事件強力支持 WIMP 粒子陣營，還可能催生更複雜的暗物質模型（如帶有特定交互作用的 WIMP）。
相關研究結果於「2026 TeV 粒子天文物理學」會議演講中發表。
（首圖來源：Mike Ray/LUX-ZEPLIN 實驗）