為什麼探測暗物質如此困難？

粒子物理學家卡特琳娜·多廖尼表示，尋找暗物質「就像在暗室裡尋找黑貓」。 「這隻貓不會發光或反射光，所以即使你有手電筒，你也看不到它，」她透露。

近一個世紀以來，科學家一直依賴暗物質的存在，暗物質是一種不發光的材料，使他們能夠證明天文觀測中許多他們觀察到但無法解釋的現象。

許多理論和天文物理計算都需要暗物質的存在，但科學家從未能探測到它。這隻「黑貓」為何如此難以捉摸？

讓我們從已知的已知和已知的未知開始。人們普遍認為，你周圍看到的所有有形「東西」——貓、人、行星、恆星和星系——約佔宇宙「東西」的 5%。令人困惑的是，95% 是黑暗的，要麼以暗物質的形式（約 27%），要麼以暗能量的形式（約 68%）。

如果宇宙中存在這麼多的暗物質，為什麼還沒有被發現呢？

歐洲新聞台向歐空局計畫科學家 René Laureijs 提出了這個問題歐幾裡得使命：

「我們透過許多天文觀測看到了暗物質的證據。我們認為它是一種粒子，但我們從未檢測到這種粒子，原因是我們認為暗物質是一種完全不與正常物質相互作用的物質，也不發出光或任何其他電磁輻射。這使得檢測它變得極其困難，」他說。

歐幾裡得是一架太空望遠鏡，將於 2020 年發射，將以前所未有的方式觀察星系的運動，以追蹤暗物質與恆星等普通物質的相互作用。因此，它的目的不是直接「看到」暗物質，而是更好地掌握它的運作方式。該任務還研究暗能量及其如何在加速宇宙膨脹中發揮作用。

同時，在地球上，粒子物理學界總是迎接挑戰，正在盡最大努力捕捉這隻在黑暗房間裡奔跑的「黑貓」。使用大型粒子加速器，例如 CERN 的加速器大型強子對撞機，它們產生質子碰撞，希望探測到一種「新的」或未知的力量，然後可以證明它是暗物質。

他們也嘗試直接發現暗物質，如果它被他們的一個探測器探測到的話，探測器放置在低處，在地下液化天然氣，或高處，附屬於國際太空站。他們也尋找暗物質與其自身或與另一個粒子相互作用時產生的粒子。到目前為止，他們一無所獲，但他們相信有一天他們能夠抓住那隻黑貓。

即使他們確實抓住了它，也可能還不夠。 「這些（技術）中的每一項本身都不足以發現暗物質。你需要不止一個才能真正確定暗物質是什麼並確認一項發現”，Doglioni 解釋道，他是該組織的成員寰圖協作歐洲核子研究中心 (CERN) 博士和瑞典隆德大學副高級講師。

科學界的不同分支合作尋找天文學的聖杯。然而，每位專家都有自己的方法。

「有一些會議討論如何探測暗物質。人們正在透過這些會議來交流他們的經驗，儘管你檢測它的方式，例如，如果你觀察粒子相互作用，它與像我們天文學家這樣試圖觀察暗物質的人是不同的社區。存在重疊，但有大型社區彼此獨立地工作來探測暗物質，」歐幾里德科學家雷內·勞雷伊斯（René Laureijs）解釋道。

我們可能需要幾十年的時間才能真正看到暗物質。但獵貓科學家相信他們會抓到那隻貓。 「暗物質可能很難找到，因為它非常罕見，而且我們還沒有找到它，因為沒有足夠的數據，」多廖尼說。

答案是讓大型強子對撞機再運作二十年，同時為更新的加速器製定計畫。他們也對自己的設備充滿信心：「我們也指望科技變得更好，」她告訴歐洲新聞。 「50 年後，我們將擁有能夠讓我們前進的技術，儘管這看起來很困難。但我認為我們會到達那裡，是的。