设计用于捕获暗物质的检测器进行了粒子物理观测，有望帮助物理学家建立关于宇宙的真正原理。不，它还没有发现暗物质，但新结果证明这些超灵敏探测器对科学家来说有多重原因。

在重力方面，宇宙表现，得好像它包含的物质比天文学家实际发现的更重要，因此物理学家已经建立了实验来寻找这种所谓的暗物质候选人。到目前为止，对最受欢迎的暗物质候选人的捕获已经空洞。但其中一项称为XENON1T的暗物质实验现已观察到一个避免多次检测的过程，这个过程有望帮助科学家更好的理解被称为中微子的阴影粒子。

“它证明了我们用于暗物质的XENON1T检测器技术更加通用，”德国明斯特大学的研究生Christian Wittweg告诉Gizmodo。“我们完成了所有这些很酷的分析，然后建立了足够敏感的实验以寻找暗物质之后获得免费”

图：暗物质探测器

科学家们非常肯定宇宙中第二非常的粒子(在光子之后，光粒子）是中微子。但是中微子很难被发现和检测。我们知道它们有质量，但不知道多少。我们知道它们有一个反粒子，一个邪恶的双胞胎，如果它们相遇就会导致两个粒子湮灭，但不知道那个反粒子的性质。有大量的中微子谜团要解决。新的测量称为“双中微子双电子捕获”，是提供这些答案的基石。

根据发表在“自然”杂志上的论文，双中微子双电子捕获是一种非常罕见的粒子相互作用，这种相互作用在1955年首次被理论化并且“已经逃离了数十年的检测”。在这个过程中，原子核中的两个质子自发地同时吸收一对环绕原子核旋转的电子，释放出一对中微子。这事件的实验特征是一束X射线和电子，这些电子是围绕原子旋转的其他原子核所取代所吸收的两个电子。当我说罕见时，我的意思是罕见的。据该论文称，样品中一半氙原子经历这种反应所需平均时间为1.8x1022年。这大约是宇宙时代的万亿倍。

XENON1T是一个完美的实验，可以检测这一罕见事件。首先，它含有一堆氙原子——3.2吨重的液体氙（但是作为一个注释，用于此测量的氙同位素仅占总氙原子的一小部分）。其次，整个设置在意大利山区内，几乎可以屏蔽任何可能导致错误信息的粒子。最后，科学家们几乎可以理解在实验室中产生信号的每一点噪声，增加了他们在异常信号时实际发现重要信息的信心。

经过214天的观察(177天可用数据），研究人员的分析显示大约126个双中微子双电子捕获事件。

这是一项令人难以置信的科学成就，“这是有史以来最长的半衰期，”来自苏黎世大学研究生Chiara Capelli在 XENON工作时告诉Gizmodo。

研究人员并没有将他们的结果称为“发现”，因为他们的统计数据没有达到粒子物理学家为了使用改词而需要的五个标准差阈值。相反，他们称之为“观察”，因为结果有4.4西格玛的重要性。这意味着只有几十万的机会他们会看到这个结果没有反应——但需要更多的观察才能达到物理学家宣布的350万分之一的几率发现。

接下来，科学家将寻找一个无中微子或无中微子双电子捕获，这是一个罕见的事件，在这种情况下，在双中微子电子捕获事件之后，两个中微子碰撞并发射出伽马射线。这将证明中微子是它们的反粒子，并且可以让科学家在中微子的质量上加上一个数字。它也是对中微子β不衰变的反应补充搜索——类似于中微子双电子捕获的反射，其他两个中子自发地变成质子，发射原子和一对彼此湮灭的中微子。

我们不知道这些“中微子”反应是否真的会发生，但这对粒子物理学家来说是一个重要的问题。如果中微子真的是它们自己的反粒子，它将有助于解释中微子的质量如此之低，也许为什么宇宙中的物质比反物质还要多。

最终，科学家需要更多的观察时间。苏黎世大学的物理学教授Laura Baudis解释说，XENON将很快升级到具有更多液体氙的XENONnT，这将使科学家能够更频繁地观察这些事件，并观察具有更长半衰期的中微子事件。

但更重要的是，它证明了这些实验足够敏感，除了寻找暗物质外，还可以进行其他重要的测量。