科学家可能找到一种新途径，窥探“黑暗世界”的物理学。这里的黑暗世界是指暗物质和暗能量，它们在宇宙中的比重达到95%。暗物质对正常物质产生引力拖拽，暗能量据信导致宇宙膨胀速度加快。不过，科学家从未对它们进行直接观测。为了窥探这个黑暗世界，科学家需要调整大型强子对撞机的探测器。
世界上最大的原子对撞机——大型强子对撞机，在法国-瑞士边境地下形成一个27公里长的环
在一篇新论文中，理论物理学家表示他们制定了一项新计划，搜寻理论中存在但从未在现实中观测到的粒子。这些粒子被形象地称之为“长寿粒子”，可能是窥探暗物质和暗能量的一个窗口。暗物质和暗能量在宇宙中的比重达到95%，前者对正常物质产生引力拖拽，后者据信导致宇宙膨胀速度加快。
马里兰州大学博士后研究员刘振（Zhen Liu，音译）表示，由于暗物质和暗能量与宇宙中正常物质间的交互非常微弱，科学家从未对它们进行直接观测。刘振是新计划的参与者之一。他在接受《生活科学》杂志采访时指出：“它们不与我们对话。”
暗物质艺术概念图
长寿粒子可能提供一种途径，让这个黑暗世界与正常世界之间进行沟通。刘振和他的同事认为，借助大型强子对撞机的某些探测器，物理学家有可能发现长寿粒子的踪迹。大型强子对撞机的环形隧道长27公里，座落于法国-瑞士边境地下100米，是世界上最大的原子对撞机。
这个黑暗世界也被称之为“隐藏区”，充斥着标准物理学模型以外的一系列假想粒子。（标准模型用于解释质子、中子、电子以及伴随它们的所有奇异亚原子粒子，例如夸克、介子、中微子和希格斯玻色子。）
大型强子对撞机的探测器，用于探测对撞中产生的奇异粒子以及它们的衰变产物
如果正常物质是一个山谷，黑暗世界便是山脊另一侧的平行山谷。翻过这个山脊需要耗费大量能量，因此，黑暗世界的粒子彼此间发生强烈交互，但与山脊另一侧粒子的交互却很弱。不过，某些粒子可能穿过这道能量屏障，通过所谓的“量子隧穿”过程，从黑暗世界进入到我们熟悉的正常世界。
刘振表示这些粒子可能并不是质子、中子等稳定粒子的“黑暗版”，但可能与较为不稳定的标准模型粒子更为相似。研究人员希望发现这些隧穿粒子。芝加哥大学理论物理学家王连涛（Liantao Wang，音译）表示即使存在，这些粒子也非常罕见。
乐高版超环面仪器实验装置（ATLAS）。ATLAS是大型强子对撞机的一部分
大型强子对撞机能够将质子加速到令人惊异的程度，每秒可产生10亿次对撞。猛烈的撞击将质子分解成大量已知的标准模型粒子。但对于寻找隐藏区的科学家来说，所有这些粒子都是“噪音”。王连涛指出隧穿粒子可能十年才会出现几次。
4月3日，《物理评论快报》刊登了王连涛、刘振等人的论文。他们在论文中阐述了一种窥探这些罕见粒子的途径。王连涛表示一切都取决于时机。与大型强子对撞机产生的大量标准模型粒子相比，长寿粒子质量巨大且行动迟缓。
大型强子对撞机的紧凑渺子线圈实验装置（CMS）。CMS是一台多用途探测器，能够对能量达到7万亿电子伏特的质子束对撞的很多方面进行研究
刘振指出长寿粒子之所以速度缓慢是因为它们必须克服巨大的能量障碍才能在正常物质构成的世界留下印记。不过，蜗牛般的速度对物理学家来说反而是一个有用的特征。大型强子对撞机中的大多数基本粒子以光速移动且迅速衰变。例如，希格斯玻色子会在10的-22次方秒内消失，衰变成一组更稳定的粒子。
王连涛指出长寿粒子的寿命更长，最长可达到0.1秒。此外，它们的速度也到不了光速。因此，调整大型强子对撞机的探测器，以寻找迟一些抵达传感器的粒子，应该就是探测长寿粒子的关键所在。“这是一个非常简单的想法，但能够产生令人惊异的功效。”
大型强子对撞机的大型离子对撞机实验装置（ALICE），用于研究重离子对撞
现在，大型强子对撞机正在进行升级。刘振表示某些调整将随着对撞机的升级而自然完成。2021年重启后，对撞机的探测器测算粒子抵达时间的精确度可达到现在的10倍。在此基础上，科学家只需对软件进行一些调整并确保使用对撞机的物理学家优先考虑搜寻工作，便可充分利用强子对撞机的能力。王连涛和刘振指出，他们正与同事举行一系列会议，以确保所有人步调一致。刘振说：“我们的想法有望成为现实。”
