我們或許時常感嘆，我們在天空和日常世界中所能看到的一切，從微小的衛星到巨大的星系，從不起眼的螞蟻到碩大無比的藍鯨，只佔整個宇宙的5%不到。
其餘的宇宙都是“暗”的，或者說是未知的。暗物質佔據了宇宙總能量和總物質的約27%，它帶來了一種無形的力量將星系和宇宙網結合在一起，而剩下的約68%則被稱為暗能量，它透過抵消引力驅動了宇宙的加速膨脹。
儘管這兩種成分都是看不見的，但一些科學家認為，我們對暗物質的瞭解略多一些。早在20世紀20年代科學家便提出了暗物質存在的猜想，而暗能量直到20世紀末才被發現。
目前，一些大型實驗的目標是直接探測暗物質，位於義大利亞平寧山脈深處的XENON1T就是其中的著名代表，它也是目前全世界最靈敏的探測器之一。它希望透過尋找暗物質“撞擊”普通物質的跡象來直接探測暗物質。但相對來說，暗能量則更加難以捉摸。
研究人員將各種靈敏的感測器與一系列含有液態氙的容器相連。| 圖片來源：國際液氙合作組
大約一年前，XENON1T實驗報告了超出背景水平的意外訊號。當時，對這種奇異現象最令人興奮的原因解釋是太陽產生的軸子。軸子是一種極輕的假想粒子，也是暗物質的候選粒子之一。
但這種解釋卻經不起觀測的考驗，因為解釋XENON1T訊號所需的軸子數量將極大地改變比太陽重得多的恆星演化，而這與目前的觀測結果相沖突。
然而，近日一項發表在《物理評論D》上的新研究報道，XENON1T實驗的不明原因的結果可能是由暗能量，而不是暗物質引起的。
研究團隊構建了一個物理模型來幫助解釋這些結果，這些結果有可能來自太陽某個具有強磁場區域產生的暗能量粒子。但這還需要未來更多實驗進行確認。研究人員認為，他們的研究可能是邁向直接探測暗能量的重要一步。
為了探測暗能量，科學家通常會尋找引力相互作用，也就是引力吸引物體的方式。在最大尺度上，暗能量的引力效應是排斥的，它將物體彼此拉開，使宇宙膨脹加速。
但我們還遠沒有完全理解暗能量究竟是什麼。大多數關於暗能量的物理模型都會引出所謂第五種力的存在，也就是用我們已知的四種自然力無法解釋的部分。
而我們知道，愛因斯坦的引力理論在局域宇宙中非常有效。換句話說，第五種力只能在愛因斯坦引力理論無法解釋宇宙加速度的最大尺度上運作，在更小的尺度上，任何與暗能量相關的第五種力都是多餘的，它必須被“隱藏”或者“遮蔽”。因此，許多暗能量模型都加入了所謂的遮蔽機制，從而動態地隱藏第五種力。
在這項新研究中，研究人員建立了一個物理模型，它使用了一種稱為變色龍遮蔽的機制。變色龍遮蔽可以在非常緻密的物體中關閉暗能量粒子的產生，避免了太陽軸子解釋中所面臨的問題。它還讓我們能將在密度極高的局域宇宙中發生的事情，與在密度極低的最大尺度上發生的事情分離開來。
同時模型表明，太陽強磁場中產生的暗能量粒子可以解釋XENON1T出現的異常訊號。科學家用模型展示了，如果暗能量是在太陽磁場非常強的差旋層中產生的，探測器中會出現怎樣的現象。這恰好完美地解釋了那些尚不清楚原因的異常訊號。換句話說，在這個模型中，這些訊號異常可以歸因於暗能量，而不是實驗最初設計用來探測的暗物質。
這項新研究的計算表明，像XENON1T這樣用來探測暗物質的實驗，同樣可以用來探測暗能量。當然，最初的異常現象仍然需要被令人信服地驗證。
用研究人員的話說，他們首先需要知道，這些異常不僅僅只是偶然或意外，並排除掉汙染等所有可能的干擾因素。換言之，還需要更多更靈敏的實驗來進行確認。
如果這些異常訊號真的是暗能量的結果，那麼未來升級的XENONnT實驗，以及追求類似目標的實驗，包括Panda-4T和LUX-ZEPLIN實驗，或許都將有機會直接探測到暗能量。
#創作團隊：
編譯：Måka
#參考來源：
https://www.cam.ac.uk/research/news/have-we-detected-dark-energy-cambridge-scientists-say-its-a-possibility
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.104.063023
#圖片來源：
封面來源：betmari / University of Cambridge
