经过数十年的探索，物理学家仍然不知道构成宇宙大部分物质的是什么。现在，他们需要扩大搜索范围。2026年6月18日，在亚平宁山脉的底下，四川省的金平山下，以及南达科他州矿井的底部，正在进行一场宇宙猎捕。深深地隐藏在这些岩石屏障之下，充满液体氙的大型探测器旨在首次直接探测到暗物质，这种长期被追寻的看不见的物质，其引力塑造了我们的宇宙。希望有一天，一种被称为弱相互作用大质量粒子（简称WIMP）的暗物质将与氙原子碰撞，产生一束光和电荷。经过多年的运行，这些实验最近开始看到来自一种粒子的稀疏信号，这种粒子在普通物质中轻盈滑行，直到它撞上探测器。不幸的是，新信号并不是由暗物质产生的。相反，探测器捕捉到的是一些同样微不足道但更为平常的东西：中微子，这些超轻的亚原子粒子是太阳和其他星星大量产生的。物理学家在他们认为的暗物质存在的地方未能找到暗物质，导致了大量新的搜索提案：量子传感器、基于液氦的探测器、在木星大气中搜索等。物理学家们几十年来就知道中微子背景的存在；他们只是希望首先发现WIMP暗物质。现在看起来可能性微乎其微。今天的一些WIMP探测器如此巨大和敏感，以至于它们进入了所谓的“中微子雾”，在这个区域，普通粒子很可能会淹没来自主要目标的任何信号。没有办法保护这些探测器免受中微子的侵扰，因为中微子轻易地穿过地球本身。这意味着，利用这种长期以来的方法寻找WIMP暗物质的下一个实验可能就是最后一次。然而，进入中微子雾并不意味着对暗物质搜索的结束。研究人员只需调整他们的搜索重点。“我们仍然没有看到WIMP暗物质，”加州理工学院的理论粒子物理学家凯瑟琳·祖瑞克说。她表示，科学家在大型强子对撞机（LHC）中也没有发现新粒子，LHC是一个位于法国和瑞士边界的强大质子碰撞设施。“因此，人们自然会扩大他们的研究范围，”祖瑞克说。随着研究范围的扩大，还有许多更多的候选者在等待中。换句话说，这场猎捕正在从一个狭窄的探测转变为一种自由探求。这是一个巨大的变化。今天，粒子物理学家对暗物质的身份的确定性比他们开始寻找时更低。他们会坦诚承认，他们无法假设一些基本问题——例如，构成暗物质的物质比地球重还是比无线电波轻，或者暗物质是单一类型的粒子还是多种粒子。这样的不确定性可能令人沮丧，甚至谦卑。“潜在候选者的范围如此庞大，以至于任何一个小实验找到它的概率都是非常非常小的，”加州大学圣巴巴拉分校的暗物质实验学家休·利平科说。但物理学家们在他们认为的位置未能找到暗物质也导致了大量新的搜索途径提案：量子传感器、基于液氦的探测器、在木星大气中搜索等。“现在兴奋感非常高。而且最后，有技术支持，”华盛顿大学的物理学家格雷·里布卡说，他共同领导着一个寻找轻子（axions，一种超轻暗物质候选者）的实验。尽管如此，考虑到有如此多的地方可以寻找，物理学家应该从哪里重新开始呢？天文学的无知首先：宇宙的诞生。暗物质自一开始就与我们同在，从早期的岁月中可以学到很多东西。宇宙微波背景图——来自宇宙早期年代的第一缕光——充满了由于潜在物质的团块性而产生的波动。通过解读这些宇宙沉渣，研究人员可以了解宇宙中只有17%的物质是由像质子和中子这样的普通粒子组成，其余的83%是与光或普通物质几乎无任何相互作用的暗物质除了通过引力。通过这些引力效应，我们可以了解到很多关于暗物质的信息。我们知道银河系中含有一种暗物质光环。我们自己的太阳系运行在银河中心的速度太快，无法仅仅被普通物质的引力束缚：如果没有暗物质的引力联结，我们将被甩进星际空间。我们还可以看到一个星系的暗物质的重量如何弯曲光的路径，使其到达地球的望远镜。而在最大的尺度上，我们可以看到超级星系团是如何在空间中分布的，就像蛛网上的露珠一样。