研究人员称，暗能量可能是神秘实验信号的罪魁祸首

如果亚平宁山脉下的一堆液态氙气发现了宇宙的68%，那会怎样呢？

上图：无尘室中的 XENON1T 时间投影室（TPC）。

剑桥大学的一组物理学家怀疑，暗能量可能混淆了 XENON1T 实验的结果，XENON1T 实验是一系列深藏在地下的大桶氙气，被用来寻找暗物质。

暗物质和暗能量是当代物理学中讨论最多的两个难题。这两个“黑暗者”是一些神秘事物的占位符名称，这些事物似乎正在影响宇宙及其内部物质的行为。暗物质指的是一种看似不可见的物质，它只能通过其引力效应才为人所知。暗能量是指宇宙加速膨胀的尚未能解释的原因。根据NASA的数据，暗物质被认为约占宇宙的27%，而暗能量占68%。

物理学家们有一些想法来解释暗物质：比如轴子、弱相互作用重粒子（WIMPs）、强相互作用大质量粒子（SIMPs）和原始黑洞。但暗能量则要神秘得多。现在一组研究 XENON1T 数据的物理学家表示，这种意想不到的过量活动可能是由于这种未知的力量，而不是任何暗物质的候选物质。

XENON1T 实验被深埋在意大利亚平宁山脉下，被设置得尽可能远离任何噪音。它由大桶液态氙气组成，如果与经过的粒子相互作用就会发光。在2020年6月，XENON1T团队曾报告说，该项目观察到了比在标准物理模型下更多的相互作用，这意味着它可能正在探测轴子等理论上的亚原子粒子，或者实验可能有问题。

该项目的研究人员、意大利弗拉斯卡蒂国家实验室（Frascati National Laboratories）的研究员卢卡·维西内利（Luca Visinelli）表示：“这种过度行为通常是偶然的，但偶尔也会导致根本性的发现。我们探索了一个模型，在这个模型中，这个信号可以归因于暗能量，而不是实验最初设计来检测的暗物质。”

研究人员表示：“我们首先需要知道这不是偶然的。如果XENON1T真的看到了什么，你会期望在未来的实验中再次看到类似的过量，但这一次，是一个更强的信号。”

尽管，暗能量构成了宇宙的很大一部分，但它还没有被识别出来。许多模型表明，除了宇宙中已知的四种基本力之外，可能还有某种第五种力，这种力量一直隐藏着，直到你看到一些最大规模的现象，比如宇宙的更快膨胀。

从太阳发射出的轴子似乎是对过度信号的一种可能的解释，但这种想法也存在漏洞，因为这需要重新思考我们对恒星的了解。研究人员告诉我们：“即使是我们的太阳，也不会像现在这样与最好的理论模型和实验一致。”

寻找暗能量的部分问题是“变色龙粒子”（也被称为太阳轴子或太阳变色龙）。这是因为它们理论上能够根据周围物质的数量改变质量。 这将使粒子在穿过像地球这样的致密物体时的质量变大，并使它们对周围质量的作用力变小。 最近的研究团队建立了一个模型，该模型使用变色龙筛选，来探测暗能量在远远超出稠密局部宇宙的尺度上的行为。

该项目的另一位研究人员、剑桥卡夫利宇宙学研究所的宇宙学家桑尼·瓦格诺齐（Sunny Vagnozzi）表示：“我们的变色龙筛选关闭了非常密集物体中暗能量粒子的产生，避免了太阳轴子面临的问题，它还使我们能够将局部非常密集的宇宙中发生的事情，与密度极低的最大尺度上发生的事情分离。”

该模型使团队能够了解，如果暗能量是在太阳的强磁区域中产生的，XENON1T 会如何表现。 他们的计算表明，暗能量是可以用 XENON1T 检测到的。

实际上，自从首次发现多余的物质以来，XENON1T 团队“试图以任何方式摧毁它”。但信号的顽固，既令人困惑又令人兴奋。

其实，这项研究提出了一种令人兴奋和有趣的可能性，可以将暗物质检测实验的范围扩展到直接检测暗能量。XENON1T 过剩的案例研究肯定没有定论，科学家们必须等待更多实验的更多数据，来测试太阳变色龙想法的有效性。

下一代 XENON1T实验 称为“XENONnT”，计划在今年晚些时候进行首次试验。 对实验的升级有望消除任何噪音，并帮助物理学家了解到底是什么干扰了地下探测器。

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