來自地球深處的一個奇異脈衝可能改變我們對宇宙的認識

在地底深處，距離地表將近一英里，位於南達科他州一座前金礦的礦井中，運作著地球上最靈敏的探測器之一。LUX-ZEPLIN，或簡稱LZ，是一個裝有十噸超純液態氙的巨大容器。它的設計目的是捕捉至今仍逃過所有探測的物質：暗物質粒子。

暗物質約佔宇宙中所有物質的 85%。它的重力將星系維繫在一起，影響恆星的運動，並形塑了宇宙的大尺度結構。但它本身是隱形的，且幾乎不與普通物質發生交互作用。數十年來，物理學家建造了日益精確的裝置，試圖捕捉到它存在的哪怕一絲蛛絲馬跡。就在 2026 年 9 月 1 日，在日本舉行的 TeV Particle Astrophysics 研討會上，LZ 合作組織宣布了一項令科學家們警覺的結果。

在從 2023 年 3 月到 2024 年 4 月、共 220 個「活躍」觀測日所收集的數據中，發現了唯一一個事件。2023 年 6 月 16 日，探測器記錄到一次核反衝——一個能量約為 248 千電子伏特的微小氙原子核「撞擊」。這發生在探測器中背景過程應極其罕見的區域。經過仔細分析，科學家們無法用已知來源解釋這一事件：放射性雜質、中子，或是仍能穿透厚岩層的宇宙射線。

統計顯著性達到了 2,6 西格瑪。這只是背景隨機波動的機率約為半個百分點。在粒子物理學中，要宣布發現需要五個西格瑪。因此，沒有人宣稱探測到了暗物質。但這是 LZ 在整個運行期間收到的最引人入勝的信號。

如果該事件確實與暗物質有關，那麼該粒子必定相當重——不少於 200 吉電子伏特，也就是比質子重超過 200 倍。而且它的交互作用方式必須不同於最簡單的 WIMP（弱交互作用大質量粒子）模型。在經典圖景中，如此高能量的反衝應該伴隨著許多較弱的反衝。但這些並未被觀測到。這暗示了更複雜的可能性：非彈性交互作用或有效場論中的奇異算子。

目前，該合作團隊已經擁有更多數據——超過 700 天的觀測，這些數據仍有待盲分析。其他實驗，如 XENONnT 和 PandaX，也仍在繼續運行。如果類似事件再次出現，情況可能會改變。如果沒有，這將仍然是一個罕見的統計異常。

我們所生活的世界，其構造精確得驚人。我們至今尚未直接觸及的暗物質，決定了星系的命運，甚至可能決定了恆星和行星的存在本身。地下液態氙中一個幾乎難以察覺的脈衝，是整個宇宙尺度上進行的過程的微小迴響。目前這只是一個暗示。但正是這樣的暗示，曾經開啟了理解現實的新篇章。