我們所感知的宇宙只是一小部分，幾十年的天文觀測揭示了暗物質的存在，這種神秘物質構成了宇宙中約85%的物質。然而，它的基本性質仍然難以捉摸。最近，歐洲核子研究中心(CERN)的NA64實驗，展示了使用高能μ子束尋找暗扇區的第一個結果。

這個實驗的關鍵在于暗扇區概念。粒子物理學的標準模型描述了我們宇宙的基本組成部分和力量，除此之外，可能還存在隱藏的領域——暗扇區，它由尚未發現的粒子組成。這些暗扇區粒子可能與標準模型粒子發生微弱的相互作用，因此很難直接探測到它們。

NA64實驗是一個尖端項目，旨在探測這些難以捉摸的暗扇區粒子。NA64實驗利用歐洲核研究組織的超質子同步加速器產生一束高能μ子。μ子是與電子相似的基本粒子，但質量更大。NA64將這束微子射向固定靶，本質上為亞原子探索創造了一個碰撞區。

NA64實驗采用了一種稱為“缺失能量-動量”的技術。在這里，科學家們仔細測量進入碰撞區的粒子總能量和動量。如果發生暗扇區相互作用，部分能量和動量可能會被看不見的暗物質粒子帶走，導致最終狀態的不平衡。使用的μ子具有160 GeV/c的動量，實驗尋找的是只檢測到動量小于80 GeV/c的單個散射μ子的事件。

在最近發表在《物理評論快報》上的論文中，NA64合作組織報告了對涉及近200億個靶μ子的實質性數據集的分析。該分析搜索了一個特定的特征：單個散射的μ子，其動量比入射束低，伴隨著缺失的能量。這個特征將暗示初始μ子與暗扇區粒子相互作用，導致缺失的能量和μ子動量的變化。

雖然沒有觀察到與該特定特征匹配的事件，但空結果本身具有巨大的價值。它允許科學家們對一個假設的玻色子的存在設定新的限制。如果該玻色子存在，它可以解釋μ子磁性中的微小差異，就是我們所熟悉的μ子g-2異常。

此外，該研究排除了由熱暗物質遺留豐度所建議的參數空間的部分，縮小了暗物質粒子屬性的可能性。因此，NA64的結果為未來的搜索提供了重要的指導，因為它們排除了某些模型和參數，將搜索聚焦在更有可能的候選者上。通過利用高能μ子，NA64探測了參數空間的新區域，有可能導致發現新的看不見的力和粒子。

NA64的未來是光明的。該合作組織相信，隨著束流強度的增加，他們可以探索更大的參數空間，有可能在暗扇區領域取得突破性的發現。這為使用μ子束進行進一步探索鋪平了道路，不僅在NA64，而且在其他實驗中也是如此。

NA64的第一個結果標志著我們在探索暗宇宙的過程中邁出了關鍵的一步。通過仔細搜索相互作用的最微弱跡象，科學家們正在推動人類知識的邊界。隨著我們深入未知，我們不僅可能會揭示暗物質的性質，還可能會發現全新的力和粒子，這可能會徹底改變我們對宇宙的理解。