探险开始
重重谜团
它可能是一把打开宇宙奥秘的钥匙；也可能只是恼人的背景噪音，一个需要在未来的实验过程中被校准的东西。
真相到底是什么
地点：意大利中部的Gran Sasso 实验室。仪器：XENON暗物质计划的暗物质探测器。图｜纽约时报
尽管他们并没有宣称自己发现了暗物质——反正至少目前还没有。但是6月17日,实验团队在科学预印本平台发表了一篇标题为《观察XENON1T中的过量电子反冲事件》（Observation of Excess Electronic Recoil Events in XENON1T），阐述了在探测器内意外发现的过量事件。
对此他们在论文中提出了三种解释：
1.这可能符合一种被称为轴子的假想暗物质粒子的特征；
2.这些数据也可以用中微子的新特性来解释
3. 一种更普通的可能——信号来自实验内部的污染。
在论文中，科学家们指出，如果这个信号是真实存在的，并且具有持续性，那么它很可能能够证明一种被称为轴子的亚原子粒子的存在。
物理学的大发现？
如果真的是证明了轴子存在的话，那么这就是前所未有的大发现了！
因为尽管长期以来科学界认为轴子在保持自然界对称方面起着至关重要的作用，但是它从来没有被直接或者间接地探测出来。
XENON实验的一部分参与者在意大利Gran Sasso实验室的一次会议上。图｜PPUPDUE University
轴子是来自粒子物理学标准模型之外的未经证实的假设性超轻粒子，该模型描述了亚原子粒子的行为。理论物理学家在20世纪70年代首次提出了轴子的存在，以解决制约强力的数学问题，强力将称为夸克的粒子结合在一起。但轴子后来成为暗物质的流行解释。
暗物质这种神秘的物质占了宇宙质量的85%，却不发出光。而它的本质究竟是什么，目前也没有人可以下定论。迄今为止，科学家们都只观测到了暗物质的间接证据，尚且没有对暗物质粒子确定并且直接的检测到。
XENON实验的领导者之一的哥伦比亚大学的物理学教授埃琳娜·阿普罗（Elena Aprile）说：“这并不是暗物质，但是如果发现一种新的粒子将是非常惊人的。”
XENON实验的科学家们也在一份声明中表示，如果探测到轴子将 “在我们对于基础物理和天体物理学现象的理解上都产生重要的影响”。
尽管正如论文的共同作者埃文·肖克利（Evan Shockley ）在一封公开邮件中强调的那样：“我们都需要非常清楚我们所报告的只是观察到的‘过度’（相当重要的一个），而不是任何形式的‘发现’”，但是科学界仍然为之沸腾。
麻省理工学院教授、2004年诺贝尔奖物理学奖获得者弗兰克·维尔泽克（Frank Wilczek）是最早提出 '轴子 '的物理学家之一，维尔泽克同时也是世界顶尖科学家协会指导委员会成员。他注意到了论文中所有的事先声明，但是仍然作出了高度的评价：“这无疑是有趣的，物理学界也将热切期待进一步的发展'。
维尔泽克同时也强调了此次可能探测的'轴子'并不是暗物质，但是如果能够验证它们的存在，那么将开启另一个世界。
2004年诺贝尔物理奖得主弗兰克·维尔泽克 | WLF图
轴子的故事
轴子的故事始于20世纪70年代。当时的物理学家在发展“标准模型”———一种对基本粒子和它们如何相互作用的理论的称呼。
标准模型中的基本粒子。图｜physics.info
被称为“夸克”的基本粒子有六种不同的“味”，分别是上、下、粲、奇、底及顶。质子由两个上夸克和一个下夸克组成，而中子则包含两个下夸克和一个上夸克。图｜Live Science
这种力以某种方式调节中子的结构，使它们完全对称。用粒子物理学的语言来说，中子被称为具有电荷共轭宇称（charge parity）对称性：将它的所有电荷从正电荷倒置为负电荷，同时在镜子中观察它的行为，其实不会有任何明显的影响。关于粒子为什么会有这样的排列的问题就被称为'强CP问题'。
随后，在1977年，当时在斯坦福大学工作的海伦·奎恩（Helen Quinn）和已故的罗伯托·佩奇提出了这样一个解决方案：也许有一个至今未知的场，它弥漫在整个空间，并抑制了中子的不对称性。
后来，理论物理学家维尔泽克和史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）推断，如果对标准模型进行调整，允许这样的场，就意味着一种新粒子的存在，他们将它起名为轴子(维尔泽克从一个品牌的洗涤剂中得到了这个名字的想法)。
轴子将没有量子力学上的'自旋'，这使得它成为一个玻色子。它的质量虽然不是零，但会小得令人难以置信。
现象背后的可能解释
sigma(σ)指代“标准差”，可以当作是对“不确定性”的一种测量。例如在物理科学中，做重复性测量时，测量数值集合的标准差代表这些测量的精确度。高标准差的样本被认为是更分散的，这意味着有更多的变异性，结果也更容易解释。相反地，低标准差则更紧密地围绕着平均值旋转。对于正态分布来说，一个数值在平均值的1-sigma、2-sigma和3-sigma范围内的概率。图｜维基百科
参考信源：
1. New York Times, Seeking Dark Matter, They Detected Another Mystery
https://www.nytimes.com/2020/06/17/science/xenon-axions-neutrinos-tritium.html
2. Scientific American, Is Dark Matter Made of Axions?,
https://www.scientificamerican.com/article/is-dark-matter-made-of-axions/
3. Physics Info, The Standard Model
https://physics.info/standard/#:~:text=The%20Standard%20Model%20is%20the,of%20additional%20particles%20as%20well.
4. Live Science, What Is the Strong Force?
https://www.livescience.com/48575-strong-force.html#:~:text=The%20strong%20nuclear%20force%20is,matter%20to%20form%20larger%20particles.
5. Purdue, Observation of Excess Electronic Recoil Events in XENON1T,
https://www.science.purdue.edu/xenon1t/wp-content/uploads/2020/06/xenon1tlowersearches.pdf
6. Zme Science, What does 5-sigma mean in science?
https://www.zmescience.com/science/what-5-sigma-means-0423423/
7. Science Alert, Physicists Detect Unexplained Particle Interactions While Searching For Dark Matter,
https://www.sciencealert.com/a-search-for-dark-matter-has-detected-unexplained-particle-interactions
8.Live Science, BREAKING: Physicists announce first direct evidence for 'axions',
https://www.livescience.com/first-evidence-for-axions-xenon.html
9. BBC, Dark matter hunt yields unexplained signal
https://www.bbc.com/news/science-environment-53085260
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