引力波探测器GEO600被用于探测某些假想的暗物质粒子。图片来源：ALBERT EINSTEIN INSTITUTE
　　据《科学》报道，在一项新研究中，科学家正在使用引力波探测器寻找更难以捉摸的暗物质。尽管研究人员还没有发现特定粒子，但相关实验表明，在寻找暗物质的过程中，出现了新的研究前沿和工具。
　　未参与这项工作的美国劳伦斯伯克利国家实验室量子信息科学家Daniel Carney表示：“这是一个很好的例子，说明如何将现有探测器用于其他目的。”
　　天体物理学家相信星系中充满了暗物质。几十年来，许多理论家认为它可能由弱相互作用大质量粒子（WIMP）组成。WIMP的重量大约是质子的100倍，偶尔会通过所谓的弱力与原子核相互作用。
　　但随着越来越灵敏的探测器也无法看到WIMP与原子核相互作用，研究人员开始探索其他质量范围的粒子。现在，物理学家借助德国汉诺威附近的引力波探测器GEO600寻找一种超轻粒子。GEO600是一种被称为干涉仪的大型L形光学仪器。
　　英国卡迪夫大学实验物理学家、GEO600合作项目成员Hartmut Grote说，由被称为“标量”的超轻粒子组成的暗物质也可以在像GEO600这样的干涉仪中产生信号。这些粒子的质量太小以至于无法通过与原子核碰撞产生信号。这种轻量级粒子更像波长数公里的波，成群地渗透至地球，形成一个巨大的重叠波。
　　当暗物质波通过干涉仪时，可使干涉仪中的所有器件轻微地伸展和收缩。干涉仪一只臂上的光在分束器表面反射，另一只臂上的光则通过分束器。由于这个关键的区别，当分束器自身伸展和收缩时，光探测器将接收到一个信号。
　　在3年来收集的数据中，研究人员看到了1000多个相对稳定的信号。他们得出的结论是，所有这些信号都是由探测器的振动和电子噪声造成的。Grote说，因为暗物质粒子质量恒定，所以它的信号是稳定的。同时，研究小组对超轻标量暗物质粒子与普通物质相互作用的强度做出了限制。相关成果发表于12月15日出版的《自然》上。
　　那么，这是确定暗物质本质的一大进步吗？在Carney看来未必。他说，并没有令人信服的理由解释为什么超轻标量暗物质应该存在。
　　然而，随着WIMP搜索无果，物理学家正在探索更多的可能性。Grote表示，物理学家可以比较轻易地调整未来引力波探测器的设计，以确保其也对超轻暗物质灵敏。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04031-y