大型強子對撞機多年來會記錄到微米塵埃闖入質子束造成的短促束流損失。兩名物理學家提出，少部分事件或由附近穿越地底的軸子夸克團塊所觸發；現有資料尚未證實這種暗物質，但跨越整個環形隧道的時間關聯可直接檢驗模型。
文章重點
- LHC 所稱的 UFO 是運行期間突然出現的束流損失，主流解釋是微米級塵埃進入質子束；它不是外星飛行器的觀測。
- 《Physical Review D》兩作者論文提出，質量約 5 至 1,000 克的反物質軸子夸克團塊若在 LHC 約 100 公里內穿越地底，可產生聲學震波並震落束流屏上的塵埃。
- 模型估計約 1% 至 10% 的 UFO 事件可能來自這種機制；這是由假設推算的比例，研究沒有在 LHC 數據中識別出軸子夸克團塊。
- 最具辨識力的預測，是環形隧道內相隔甚遠的位置在約 6 毫秒至 2 秒內出現多宗相關 UFO；一般局部塵埃事件較難產生同一時空圖樣。
- 論文計算顯示，在約 360 小時量度時間內，三宗兩秒內相關的事件可令訊噪比在整個假設質量範圍高於 5；岩層衰減、塵埃分布及背景相關仍須用實際資料驗證。
大型強子對撞機也許不只用碰撞質子尋找新粒子，還可以像一圈埋在地底的巨型聽診器，捕捉宏觀暗物質候選掠過岩層時留下的震動。英屬哥倫比亞大學物理學家 Xunyu Liang 與 Ariel Zhitnitsky 在《Physical Review D》發表理論研究，提出利用 LHC 現有束流損失監測系統，搜尋軸子夸克團塊（Axion Quark Nugget，AQN）可能造成的多點相關事件。
這是一套待數據檢驗的模型，而不是暗物質已被發現。論文推算，在特定 AQN 假設成立時，約 1% 至 10% 的 LHC「未確認墜落物」（Unidentified Falling Objects，UFO）事件或與它有關；作者尚未從運行紀錄中挑出一宗可確認的 AQN 訊號。新意在於提出明確的時間與位置指紋，讓假說可以被尋找、限制或排除。
對撞機的 UFO，其實是塵埃警報
LHC 自 2010 年起記錄到一類短促束流損失：微米級塵埃從束流屏表面脫落，帶電後被質子束吸引，與高能質子發生非彈性碰撞。一次典型事件只維持約 0.1 毫秒至數毫秒，卻可能觸發束流中止，甚至令超導磁鐵失超。CERN 的運行與實驗研究已累積大量證據支持塵埃解釋；仍未完全釐清的是，多數附着在束流屏底部的塵粒最初如何被釋放。
約 4,000 個束流損失監測器分布於 27 公里長的 LHC 環形隧道，原本負責在粒子束偏離時快速保護設備。單一塵粒進入束流，通常只在局部留下毫秒級尖峰；若同一股外來機械震動同時掠過整個設施，監測器記錄的事件便可能在相距甚遠的位置接連出現。這種空間與時間關聯，正是新提案要利用的訊息。
一顆宏觀暗物質候選，如何隔着岩層震落塵埃
AQN 是一種假想的核密度夸克物質團塊，由軸子場穩定，模型容許物質與反物質版本同時存在。它與常見的弱相互作用重粒子或單顆軸子搜尋很不同：論文考慮的團塊質量約為 5 至 1,000 克，體積仍極小，數量和穿越地球的頻率也相對低。作者在這項機制中聚焦反物質 AQN，因為它進入地球後可與周圍普通物質湮滅並釋放能量。
按論文的聲學模型，反物質 AQN 高速穿過地底時會沿路產生衝擊波。若路徑距 LHC 約 100 公里以內，傳到隧道的壓力擾動可能足以克服塵粒與束流屏之間的黏附力，把部分微米塵埃震入真空束管。塵埃隨後才與質子束相互作用，造成監測器熟悉的 UFO 束流損失；換言之，模型中的暗物質並不是直接撞進質子束。
這條因果鏈包含多項估算：AQN 質量與通量、在岩層中的湮滅能量、聲波壓力與頻率、岩石傳播衰減，以及束流屏上塵埃的大小、位置和黏附力。論文承認固體內的聲音吸收十分複雜，採用的弱衰減假設仍須實測校準。因此，計算顯示「可能震落」不等於設備已經量到同一機制。
兩秒內跨越整個環的指紋
局部塵埃源通常只影響附近區段；模型預測的 AQN 聲學波卻可橫越直徑約 8.5 公里的 LHC 環。作者因此建議搜尋「UFO 爆發」：多宗事件在約 6 毫秒至 2 秒內、於環上彼此分隔的位置發生，時間差還應與聲波傳播方向和監測點距離吻合。這種長距離、短時間的相關性，比單一束流損失更能排除偶然背景。
研究用每小時不超過 10 宗一般 UFO 作保守背景，並假設 LHC 每日運行約 12 小時。模型計算顯示，若累積約 360 小時資料，兩宗相關事件只在較重 AQN 範圍有強辨識力；若同一兩秒窗內出現三宗相關事件，訊噪比可在論文採用的整個質量範圍高於 5。這些數字是模型靈敏度預測，不是已達到的實驗顯著度。
LHC 現有監測器令這個測試毋須另建一座大型暗物質探測器，但可靠分析仍要處理設備狀態、塵埃活動與其他振動背景。作者亦提出，把束流損失與 CERN 地震網、分布式聲學感測及次聲資料交叉比對；若同一波前在不同系統留下相容的到達時間，便可進一步區分局部機械噪聲。
先讓舊監測器回答新問題
這項研究最直接的下一步不是宣布發現，而是以明確選擇條件重新分析束流損失紀錄：先找兩秒內跨區相關的 UFO，再核對事件位置是否符合一個傳播波前，同時查閱地震與聲學背景。若找不到預測比例的候選，資料也可反過來限制 AQN 的質量分布、通量或聲學耦合。
提案的吸引力在於把一套為機器安全而建的感測網，轉用來測試粒子物理與宇宙學交界的宏觀暗物質模型。不過 AQN 本身仍是假想候選，聲學傳播和塵埃釋放亦有顯著不確定性；只有在公開分析方法、排除已知運行背景，並由獨立探測系統看到一致訊號後，這圈地底「聽診器」才可能把一次異常升格為暗物質證據。