许多宇宙学家认为，宇宙主要由不可见粒子所组成，它们同我们所看得见的万物几乎完全没有相互作用。现在物理学家正在设法寻找这些难以捉摸的粒子。
6个粒子物理学家小组急切地为追踪按宇宙学思路得出的一个最奇异的设想，已着手去检测一种假设的物质形态，这种物质形态叫弱相互作用重粒子，简称WIMP。加利福尼亚的研究者将在下个月启动一台低温检测器，检测器中有冷却到近乎绝对零度的锗晶体，希望从中纪录到WIMP碰撞时要发生的微小升温。明年年初，德国的一个小组将用纯蓝宝石单晶做同样的检测。至少有两个欧洲的小组打算用光探测器，期望从一个大钠碘化物晶体中产生WIMP，找到由它在探测器中发出的微小闪光。以加利福尼亚人员为基础的第5个小组希望制作一个充气管来纪录由各别WIMP的一系列撞击产生的闪光，据以揭示其运行方向。加利福尼亚还有一个小组已着手研究古代瓷器样品，寻找过去5亿年间WIMP碰撞的证据。
这些史无前例的努力，受着寻找遗漏暗物质的急迫心情的驱使。根据宇宙学家的意见，这些暗物质组成宇宙的90%。他们推测，这种不可见物质可能块集成大质量天体致密晕圈物体（MACHO），或者组成更多的奇异粒子，诸如中微子、WIMP和轴子（axion）。
中微子和MACHO已经在我们的星系里被无可置疑地检测到了。但问题并没有解决。因为迄今没有证明中微子具有任何质量。即使证明了，它们也占不了遗漏物质的五分之一。同时，在另外五分之四的暗物质中，MACHO所占不超过5~10%；这里存在巨大的缺额留待WIMP和轴子去弥补。麻烦在于，至今还没有检测到WIMP的形态。按照宇宙学家的设想，它是大质量的、运动缓慢的且很少与普通物质作用的粒子。许多宇宙学家相信它大量存在。粒子物理学家热切希望搞清宇宙学家的意见是否正确。因他们考虑到，这样的发现可能对粒子物理学的基本问题产生重大影响。
“我们感到这个问题形势逼人，唯有不顾困难，做好实验，寻找遗漏的质量。”哈佛大学实验粒子物理学教授S · 库珀说。
没有人低估检测WIMP的困难。粒子与实验标的物的作用预期每天最多一次，实际上也可能每年最多一次，而且它们的效应很容易被背景辐射所吞没。两个低温实验的核心是锗或铝的氧化物（取蓝宝石形式），它们已被冷却到紧挨绝对零度的千分之15到20度之间。一个WIMP撞击晶格会把电子从它的原子上剥离开来，并作为振动（声子）向附近区域散布能量。声子会微微升高温度，不是在晶体本身，就是在晶体边缘。低温使据以升温的比率增大，从而使检测嚣更为灵敏。保持晶体低温还使晶格振动缩减，这会产生酷似WIMP的信号。
首次低温实验取名冷暗物质研究（CDMS），预定下个月在加里佛尼亚斯坦福大学开始。届时将有众多物理学家来此聚首。他们分别来自加州大学伯克莱分校，巴巴拉分校，劳仑斯伯克莱实验室，俄罗斯考克塞斯山贝克森实验室。第二次实验定于明年年初开始，取名超级超导温度计低温稀有事件研究（CRESST）。参加的包括哈佛大学、慕尼黑技术大学、普朗克物理研究院、意大利格兰 · 塞沙国家实验室等单位的研究工作者。
精致的剥离
两个实验工作者小组必须设想出许多精致技术，来测量WIMP少有的撞击纪录。就CRESST的蓝宝石晶体而言，微小的温升足以使钨的晶体表面剥离改变状态，即从超级超导改变到正常传导，使电阻产生相当大的跳动。
同时，CDMS的研究人员已决定记录下在他们锗晶体中由WIMP撞击而发生的所有变化。他们正在设计的仪器，将登记紧随碰撞之后的声子所产生的热能微小喷发，还要登记碰撞时从原子剥离电子所产生的电荷。根据对两者引起温升程度和电离程度的分析，研究人员期望能把WIMP碰撞与别的事件区分开来。例如，由原子核附近的放射性衰减所产生的粒子，会给出电离释放电荷数对碰撞能量的不同比率。
这种研究对CDMS是重要的。因为实验地点在斯坦福校园的地下，在那里背景辐射的效应是显著的。为了将这种干扰降至最小，CRESST的研究人员打算在靠近格兰 · 塞沙实验室附近的亚平宁山下2000米的山洞里进行实验。
背景辐射对所有探寻WIMP的工作都是最大的难题。像宇宙射线击中大气或地球上任何物体会启动碰撞，以致产生高能中子和别的粒子一样，在这些粒子打击WIMP检测器时，它们就产生扭曲WIMP碰撞纪录的信号，这是CRESST的研究人员之所以钻入地下以躲避它们的原因所在。但是当有7射线和地球上的放射性物质产生的电子和快中子进入时，藏入地下还是于事无补。因此，检测器必须绝缘。
闪光探测
在两台低温检测器准备运转时，另外两个研究小组也加速他们寻找WIMP的工作。他们用大型钠的碘化物晶体作检测器。当WIMP撞击晶体中的钠核时会产生闪光，当从一个或多个钠原子中剥离出一个电子时，就会出现用显微镜可看到的一次闪光。晶体各端的特殊光导将这些闪光引到光倍增管，使之放大。
其中一个闪光实验把来自卢瑟福阿伯里顿实验室、伦敦皇家学院和谢菲尔德大学的许多科学家联合起来。他们已把实验设备安装在英国约克夏的鲍尔毕火硝矿地下一公里的深处。还有一个闪光实验小组由来自北京、巴黎、罗马的物理学家组成，其装置安在意大利塞沙地下的山洞里，紧靠着低温实验设备。
为了尽可能减小背景效应，鲍毕尔小组把检测器安装在一个盛有200吨超纯水、直径6米、深6米的水箱里，再把它封闭在用超纯铜制成的圆筒里，圆筒要在矿里保存许多年。这样做，任何因附近表面宇宙线辐射而使铜产生的放射都有衰减的时间。钠的碘化物晶体也要避免含有要产生辐射的杂质。项目主管史密斯说：我们要事先选好做晶体的原材料，检测器的其余部分也要预先做好试验，包括光导用的纯硅。
像所有WIMP检测实验一样，鲍尔毕和塞沙的闪光检测器必须记录下一次单独的WIMP。这促使实验工作者努力提高他们的实验灵敏度。鲍尔毕的最近目标是提高灵敏度10倍。“我估计这将花2年时间，”史密斯说，“我们现已渐入佳境。”如有足够资金，他期望到2，000年或早些时间进行WIMP的检测。
第5个WIMP检测器的目标是测定WIMP到达处所遵循的方向，现处于照相制版阶段。它是由加利福尼亚大学的G · 麦西克领导的。它应用低压气体——甲烷或甲烷和氩的混合气，把它装在1米长的圆筒内。麦西克与卢瑟福阿伯里顿实验室和坦波尔大学合作，希望观察到WIMP通过气体时，一个接一个地与原子作用而留下径迹。
在伯克莱，物理学家D · 斯纳登——伊夫脱 · E · 弗里曼和B · 泊赖斯认识到WIMP应当在诸如云母等材料中留有径迹。这类材料可以用酸蚀刻，这些径迹只有几微米长，宽度则还不到几微米，所以他们正在用原子力显微镜（AFM）进行观察（AFM具有1微米甚至更好的分辨能力）。
经过过去一年的努力，伯克莱小组用AFM对几十个区域进行扫描，每个区域约40平方微米。不过这等于用一个质量不足百分之一克的标的物，不过这种特殊的标的物已经遭受5亿年WIMP的可能碰撞了，并不像做几天或几年的常规实验。虽然如此，伯克莱的物理学家们决心继续寻找看起来像WIMP作用的径迹。
物理学家库珀既不沮丧，也没有感到有很多对策来寻获那个奥秘的奖赏。她说 :“如果看到了肯定的信号，也很难证明，必须用别的捡测器米加以验证。因此，用不同的方法去寻找小WIMP是重要的。并且要寻找别的用以说明暗物质的假设粒子。”她相信会得到答案，虽然可不是马上就能得到。“我预期再过10年我们会有暗物质。”
两点补述
1. 我们为什么需要WIMP？
超对称（粒子物理学标准模型的推广）预言WIMP应当存在。超对称把两类不同的亚原子粒子——费子和玻色子看作同一枚硬币的两面。每个玻色子有一个费米子伙伴。例如，光子和胶子有各自的孪生粒子分别称为photinos和gluinos。每个费米子也有一个玻色子伙伴：电子和夸克的孪生粒子是selectrons和sqarks。
不过，这个理论的最惊人之处是，它预言存在着整个弱相互作用重粒子（WIMP）家族。倘若超对称是正确的，那么这些超对称粒子已在大爆炸中与普通粒子一起产生了。在这个理论的最简单描述中，最轻超对称粒子——neutalino是稳定的，这就是说，它仍然处处存在。这一情况使得nentralino（具有photiuo Higgsino和Zino的多重品格）是WIMP的候选物，它们被认为包围着我们的星系。这就弥补了大约占暗晕圈五分之四的质量。
2. axion替补物。
除了WIMP，还有一种可能的遗漏暗物质的候选物，是轴子（axion）。然而，要1012个axion才等于1个质子的质量。因此，要用axion去解释暗物质，它的数量必须非常巨大。同WIMP—样，物理学家正在寻找它们，但至今还没有检测到。理论模型预示，axion与磁场作用时产生光子——一种特殊频率的电磁辐射。这种相互作用的速率，从而其辐射强度应与磁场强度乘以场体积成正比。这是检测axion的一个根据。
[New Scientist，1995年9月16日]