科學家對暗物質與普通物質的相互作用施加了條件。在尋找直接探測暗物質的過程中，實驗的焦點一直是WIMP（弱相互作用的質量粒子），即被認為構成暗物質的假設粒子。但研究小組引用了另一種理論來挑戰WIMP範式：自我相互作用的暗物質模型(SIDM)。
圖為PandaX，中國的一種基於氙氣的探測器.
包括加州大學河濱分校(University of California，Riverside)的物理學家於海波(音Hai-Bo Yu)在內的一個國際科學家團隊，對暗物質與普通物質的相互作用施加了條件-這些約束可以幫助識別難以捉摸的暗物質粒子，並在地球上探測到它。
暗物質-太空中的非發光物質-被認為構成了宇宙物質的85%。與普通物質不同，它不吸收、反射或發射光，因此很難被探測到。
物理學家是從暗物質對可見物質的引力效應推斷出暗物質存在的。他們不太確定的是暗物質是如何與普通物質相互作用的-或者即使是這樣。
在尋找直接探測暗物質的過程中，實驗的焦點一直是WIMP（弱相互作用的質量粒子），即被認為構成暗物質的假設粒子。
但餘的國際研究團隊引用了一種不同的理論來挑戰wimp範式：自我相互作用的暗物質模型(SIDM)，這是一個動機良好的框架，可以解釋在星系旋轉曲線上觀察到的所有多樣性。SIDM最初於2000年由兩位傑出的天體物理學家提出，從2009年左右開始在粒子物理學和天體物理學界重新流行起來，這在一定程度上得益於和他的合作者所做的工作。
UCR物理與天文系的一位理論家於和中國上海交通大學的實驗家楊勇共同領導了研究小組對2016年和2017年在中國基於氙氣的暗物質直接探測實驗PandaX-II收集的最新數據進行分析和解釋(PandaX指的是粒子和天體物理學的Xenon探測器；PandaX-II指的是該實驗)。PandaX-II是一種基於氙氣的暗物質直接探測實驗：如果暗物質粒子與PandaX-II的液化氙氣相撞，結果將產生兩個同時發出的信號：一個是光子信號，另一個是電子信號。
餘解釋說，PandaX-II假設暗物質“與”正常物質“對話”-即與質子和中子相互作用-通過重力相互作用以外的其他手段(僅僅是引力相互作用是不夠的)。然後，研究人員尋找識別這種相互作用的信號。此外，PandaX-II的合作假設“中介粒子”-在暗物質和正常物質之間的中介作用-的質量遠遠小於WIMP範式中的中介粒子。
“WIMP範式假設這個中介粒子非常重-是質子質量的100到1000倍-或者大約是暗物質粒子的質量，”於說。“30多年來，這一範式一直主導著這一領域。然而，在天體物理學的觀測中，我們並沒有看到它所有的預測。另一方面，根據從矮星系到星系簇的天體物理觀測推斷，SIDM模型假定中介粒子的質量大約是暗物質粒子的0.001倍。正如我們在先前的一篇理論論文中所建議的那樣，在暗物質直接探測中，這種光介體的存在可能會導致SIDM的信號。現在，我們相信PandaX-II，世界上最敏感的直接探測實驗之一，準備在探測到暗物質粒子時驗證SIDM模型。“。
國際研究小組在7月12日的“物理評論快報”上報告說，暗物質和可見物質之間的相互作用強度的最大限度是與光介質。該雜誌選擇了這篇研究論文作為一個亮點，一個重大的榮譽。
這是一種粒子物理學上的限制，它被用來理解暗物質的天體物理特性，”UCR的暗物質專家、沒有參與這項研究的Flip塔內多說：“這項研究強調了尋找暗物質所需的不同實驗的補充方法。這也說明了為什麼理論物理在這些不同類型的搜索之間扮演著重要的角色。由於海波和他的同事進行的這項研究，從一個框架的角度來解釋新的實驗數據，這使得它可以很容易地與其他類型的實驗聯繫起來，特別是天體物理學的觀察，以及更廣泛的理論。”
PandaX-II位於中國四川省金平地下實驗室，那裡是大熊貓的故鄉。這個實驗室是世界上最深的地下實驗室。當進行分析時，PandaX-II生成了最大的暗物質檢測數據集。作為世界上僅有的三種基於暗物質的暗物質直接探測實驗之一，PandaX-II是一種前沿設備，用於尋找極其罕見的事件，科學家們希望觀察暗物質粒子與普通物質相互作用，從而更好地理解暗物質的基本粒子特性。
粒子物理學家試圖理解暗物質，但還沒有為實驗室中的暗物質提供確鑿的證據。
“發現暗物質粒子與普通物質相互作用是現代物理學的聖盃之一，它代表了理解暗物質的基本粒子特性的最佳希望，”塔內多說。
在過去的十年裡，作為SIDM的世界專家，Yu通過尋找從天體物理數據中瞭解暗物質的粒子特性的方法，領導了一項研究粒子物理和宇宙學的努力。他和他的合作者們發現了一種暗物質理論，其中有一種新的黑暗力量，它可以解釋從矮星系到星系團的各種系統中出現的意想不到的特徵。更重要的是，這個新的SIDM框架可以作為粒子物理學家將天文數據轉化為暗物質模型的粒子物理參數的柺杖。通過這種方式，SIDM框架是兩個不同的科學社區的翻譯，以瞭解彼此的結果。
現在，在PandaX-II實驗合作中，Yu展示了在PandaX-II實驗中如何區分自我交互的暗物質理論。
“在這一系列工作之前，這些基於實驗室的暗物質實驗主要集中在那些沒有自我互動的暗物質候選者身上，”塔內多說。“這項研究已經表明了黑暗力量是如何影響暗物質的實驗室信號的。”
Yu指出，這是由實驗合作報告的SIDM的第一個直接檢測結果。
他說：“有了更多的數據，我們將繼續探索暗物質與光介質的相互作用，以及暗物質的自我互動特性。”
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