即使投入数百亿美元建新的对撞机，也可能永远找不到暗物质？(2)

意大利格兰萨索（Gran Sasso）国家实验室的DAMA/LIBRA粒子探测器位于山体之下1.4千米深的隧道中，用于探测暗物质粒子与碘化钠晶体中的原子核碰撞、散射之后发出的闪光。它已经运转了超过13年，其间观测到了一个特别的现象：探测器的粒子计数率随着季节变化而周期性地起伏，每年6月达到最大值，12月最小。

而暗物质探测恰恰应该呈现出这种季节周期性。根据目前的推断，暗物质云团包裹着整个银河系，而我们的太阳系围绕着银河系的中心旋转，正在穿过暗物质云团。同时，地球又在围绕着太阳公转，因此地球相对于暗物质云团的运动速度就会以1年为周期振荡变化，这也就决定了暗物质粒子穿过地球上探测器的计数率，恰恰就是在6月达到最大，12月最小。

DAMA所探测到的粒子计数率的季节性变化确实呈现出很强的统计显著性，但能够导致计数率周期性变化的因素并不仅仅有暗物质粒子。地下水的流量同样有着季节性周期变化，其中携带的放射性元素会影响探测器的背景噪声。其他宇宙粒子，例如μ子，在大气层中所产生的辐射也会呈周期性变化。此外，世界上另外5个实验得出的暗物质参数区间与DAMA的结果不一致。不过，要想得到准确可靠的结论，最好的办法是在其他地方用同种探测器复制DAMA的实验。目前，几处同样的实验装置正在建设当中，其中一个位于南极，那里自然环境的季节性变化与意大利正好相反，比较之下或许能够得出有价值的结论。

关于暗物质的另一条线索来自一个间接实验结果。意大利与俄罗斯联合发射的人造地球卫星PAMELA原本是用于探测物质与反物质碰撞湮灭后产生的二级粒子，并非探测暗物质，但它在2008年意外地观测到宇宙深处发射出大量的正电子（电子的反粒子）。近期，这个观测结果得到了国际空间站上阿尔法磁谱仪（Alpha Magnetic Spectrometer，AMS）的支持。另外，美国国家航空航天局的费米卫星（Fermi satellite）观测到银河系中心发出一束扩展宽度达到20度伽马射线。伽马射线束关于星系中心呈球对称分布，越靠近中心强度越强，这种分布刚好与暗物质理论的预期一致。

这项实验看上去似乎已经找到暗物质了。然而，上述正电子和伽马射线可能都是毫秒脉冲星导致的，这是一种快速旋转的中子星。其实，正电子本身就与可能的暗物质候选模型的特征不吻合。要想确定这些正电子究竟来自于哪种物质，我们需要检查正电子是否来自于某个已知的中子星的方向。至于那些伽马射线，它们所表现出的涨落也更像是银河系中心的某些尚未识别的微弱的中子星信号。而且，如果伽马射线确实是来自于暗物质，那么我们应该能够在附近的小型矮星系中观测到相似的信号，因为这些矮星系应该相应地包含更多暗物质。可惜，我们至今仍未发现相关的证据。