設計用於捕獲暗物質的檢測器進行了粒子物理觀測，有望幫助物理學家建立關於宇宙的真正原理。不，它還沒有發現暗物質，但新結果證明這些超靈敏探測器對科學家來說有多重原因。
在重力方面，宇宙表現，得好像它包含的物質比天文學家實際發現的更重要，因此物理學家已經建立了實驗來尋找這種所謂的暗物質候選人。到目前為止，對最受歡迎的暗物質候選人的捕獲已經空洞。但其中一項稱為XENON1T的暗物質實驗現已觀察到一個避免多次檢測的過程，這個過程有望幫助科學家更好的理解被稱為中微子的陰影粒子。
“它證明了我們用於暗物質的XENON1T檢測器技術更加通用，”德國明斯特大學的研究生Christian Wittweg告訴Gizmodo。“我們完成了所有這些很酷的分析，然後建立了足夠敏感的實驗以尋找暗物質之後獲得免費”
圖：暗物質探測器
科學家們非常肯定宇宙中第二非常的粒子(在光子之後，光粒子）是中微子。但是中微子很難被發現和檢測。我們知道它們有質量，但不知道多少。我們知道它們有一個反粒子，一個邪惡的雙胞胎，如果它們相遇就會導致兩個粒子湮滅，但不知道那個反粒子的性質。有大量的中微子謎團要解決。新的測量稱為“雙中微子雙電子捕獲”，是提供這些答案的基石。
根據發表在“自然”雜誌上的論文，雙中微子雙電子捕獲是一種非常罕見的粒子相互作用，這種相互作用在1955年首次被理論化並且“已經逃離了數十年的檢測”。在這個過程中，原子核中的兩個質子自發地同時吸收一對環繞原子核旋轉的電子，釋放出一對中微子。這事件的實驗特徵是一束X射線和電子，這些電子是圍繞原子旋轉的其他原子核所取代所吸收的兩個電子。當我說罕見時，我的意思是罕見的。據該論文稱，樣品中一半氙原子經歷這種反應所需平均時間為1.8x1022年。這大約是宇宙時代的萬億倍。
XENON1T是一個完美的實驗，可以檢測這一罕見事件。首先，它含有一堆氙原子——3.2噸重的液體氙（但是作為一個註釋，用於此測量的氙同位素僅佔總氙原子的一小部分）。其次，整個設置在意大利山區內，幾乎可以屏蔽任何可能導致錯誤信息的粒子。最後，科學家們幾乎可以理解在實驗室中產生信號的每一點噪聲，增加了他們在異常信號時實際發現重要信息的信心。
經過214天的觀察(177天可用數據），研究人員的分析顯示大約126個雙中微子雙電子捕獲事件。
這是一項令人難以置信的科學成就，“這是有史以來最長的半衰期，”來自蘇黎世大學研究生Chiara Capelli在 XENON工作時告訴Gizmodo。
研究人員並沒有將他們的結果稱為“發現”，因為他們的統計數據沒有達到粒子物理學家為了使用改詞而需要的五個標準差閾值。相反，他們稱之為“觀察”，因為結果有4.4西格瑪的重要性。這意味著只有幾十萬的機會他們會看到這個結果沒有反應——但需要更多的觀察才能達到物理學家宣佈的350萬分之一的幾率發現。
接下來，科學家將尋找一個無中微子或無中微子雙電子捕獲，這是一個罕見的事件，在這種情況下，在雙中微子電子捕獲事件之後，兩個中微子碰撞併發射出伽馬射線。這將證明中微子是它們的反粒子，並且可以讓科學家在中微子的質量上加上一個數字。它也是對中微子β不衰變的反應補充搜索——類似於中微子雙電子捕獲的反射，其他兩個中子自發地變成質子，發射原子和一對彼此湮滅的中微子。
我們不知道這些“中微子”反應是否真的會發生，但這對粒子物理學家來說是一個重要的問題。如果中微子真的是它們自己的反粒子，它將有助於解釋中微子的質量如此之低，也許為什麼宇宙中的物質比反物質還要多。
最終，科學家需要更多的觀察時間。蘇黎世大學的物理學教授Laura Baudis解釋說，XENON將很快升級到具有更多液體氙的XENONnT，這將使科學家能夠更頻繁地觀察這些事件，並觀察具有更長半衰期的中微子事件。
但更重要的是，它證明了這些實驗足夠敏感，除了尋找暗物質外，還可以進行其他重要的測量。
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