物理學家宣告DAMA發現支援暗物質存在的新計算方式

研究工作仍在繼續，探究新發現的物質間的相互作用能否解釋DAMA新發現的訊號調製。

DAMA團隊發表的宣告頗具爭議，但據歐美國家的物理學家稱，他們在義大利地下實驗室所探測到的暗物質或許確實存在。新研究表明這次探測發現很顯然與其他無效實驗結果以及間接的天體物理學證據相吻合。研究結論顯示暗物質並不是透過四大基本力與普通物質相互作用的，而是以軸粒子為媒介透過第五種力進行作用的。

迄今為止，暗物質還是未知的存在，雖然它並不釋放電磁輻射，但眾多觀測發現表明暗物質至少佔宇宙總物質的80%。DAMA,由來自義大利與中國的物理學家通力合作，稱在位於羅馬東部的大薩索山地下實驗室中，直接檢測到了碘化鈉探測器中的暗物質。這份宣告的根據是，當暗物質與原子核發生碰撞時，會產生微小的光影的週期性變化。這種變化在7月份到達峰值並在12月份降至最小值，研究團隊認為這樣的變化正應證了他們所期待的結論，地球透過暗物質組成的“光環”圍繞銀河系旋轉。

是新發現還是受背景效應影響？

經過多年的努力，DAMA收集了1.33噸的資料，數量之大足以讓DAMA確信這一結果並非統計失誤。如今研究團隊公佈了置信度達9.3σ的資料，足足比粒子物理學要求的資料高了5σ。假設DAMA的宣告成立，問題在於雖然不少同行競爭研究團隊使用的探測器不同，但儀器敏感度已達到要求，所以他們認為自己應當有探測暗物質的權利，然而事實卻截然相反。DAMA已經探測到了週年訊號調製，但不少物理學家仍對此有些許疑惑，並與研究團隊所闡述的結果產生爭論。一些人認為這一訊號調製可能只是認為確定的背景現象。

來自洛杉磯的加州大學的Eugenio Del Nobile則指出，這樣的結果排除在外是根據探測器內發生多種相互作用的相關理論假設。Del Nobile和他的兩位同事，一位是來自阿姆斯特丹大學的Chiara Arina,另一位是巴黎天體物理研究所的Paolo Panci,在最近的研究工作中發現了力量中介粒子是如何調和多種實驗結果的。

與標準模型中自旋為1的攜帶力量的粒子不同，力量中介粒子自旋為0，就像著名的希格斯玻色子，也被稱做“標量”粒子。但與希格斯玻色子不同的是，當力量中介粒子的空間座標倒置，新粒子的量子狀態改變，因此它獲得了稱號“偽標量”，這與假定軸子，暗物質的又一有力爭奪者也很相似。

相互作用下產生的新自旋方式

探測粒子核與探測器內暗物質的每一次碰撞，由於這種具有不對稱性的自旋粒子變得敏感。質子與中子自旋相反，兩兩結合，形成能量最小化的原子核，由此而產生了相互作用，最多會形成單個質子或中子。物理學家們認為發生在探測器內的相互作用就是以這種“自旋獨立”的方式進行的。由於所有質子和中都會參與這一相互作用，所以作用效果較為明顯，這也是為什麼不少物理學家使用像氙這樣的重粒子作為探測靶向。

Del Nobile和他的同事計算了偽標量中介粒子帶來的影響，他們認為在所有夸克種類中表現均化，夸克是質子與中子的基本組成。他們解釋說暗物質與質子產生的作用要比與中子產生的作用強很多。正如他們所指出，DAMA更適合做暗物質探測，因為其探測器的鈉原子核與碘原子核中含有奇中子，其他的探測器則是使用含有奇中子的氙原子或鍺原子，這要比DAMA所使用的探測器敏感度更低一些，所以DAMA得到了較為強烈的週年訊號。

研究團隊表示偽標量作用能夠從湮滅暗物質的角度解釋銀河中心的超強伽瑪射線。Del Nobile 和他的團隊的分析結果差一點就與DAMA的暗物質探測結果相近，他們注意到在研究中銀河暗物質光環的所有物質存在簡化現象.Del Nobile表示目前所有競爭實驗團隊的職責所在就是“明確假設”，將DAMA的研究結果排除在外，另外偽標量模型或許可以檢測出粒子對撞機中產生的K或B介子。

不必要的複雜化

芝加哥大學的Juan Collar認為Del Nobile和他的研究團隊或許做了很多不必要的工作。那麼DAMA的研究成果有沒有揭開暗物質的神秘面紗呢？Collar透過觀察美國CoGeNT暗物質探測器的統計出的有限的週年調製資料，提出對DAMA暫時的支援，他說如果暗物質是與電子撞擊而不是原子核，那麼實驗結果之間出現的明顯的矛盾或許會得到解決，他還說到：“看到這些作者將自己限制在原子核反衝作用的框架下還能找到一席之地掀起波動，我覺得這很有意思。”

FY: 夏月星夕