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在这些极其艰难的暗物质实验中，最折磨人的是这些细节。哈利将这一点表述得非常清楚。低温暗物质搜寻计划基于一种高端的低能标物理技术——往往更多地被凝聚态物理或者固态物理学家使用的那种技术。哈利告诉我们在参加到此项合作之前，他根本无法相信这种精巧的探测竟然可能奏效，并开玩笑地说，他的实验学同事应该庆幸他不是这项原始议案的评审。
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低温暗物质搜寻计划的运行与闪烁氙（scintillating xenon）和碘化钠（sodium iodide）探测实验不同。它有一个材料为锗或者硅的曲棍球大小的部件，其顶端是一个精妙的记录装置，这是一个声子传感器。探测器在很低的温度下运作，温度介于超导态与非超导态之间。如果哪怕只有一点点声子（phonon）的能量，那么声音的最小单位所携带的能量在通过锗或者硅时（就像光的最小单位光子撞击探测器时），可以使该装置离开超导态，从而通过一个超导量子干涉仪（Superconducting Quantum Interference Device, SQUID）记录到一个可能的暗物质事件。这些装置极其灵敏，它们可以非常精确地测量能量沉积。
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然而，记录一个事件并不代表故事的终结。实验物理学家需要确认记录到的是暗物质而不是背景辐射。问题是任何东西都发出辐射。我们发出辐射，我正在打字的计算机也发出辐射，你正读的书（或者电子设备）也发出辐射。从一个实验物理学家的手指流出的汗也足以将暗物质的信号淹没。而这些还没有包括所有原始的和人造的发射源物质。环境和空气以及探测器自身都携带一定的辐射。宇宙射线也可以击中探测器。岩石中的低能中子也可以模仿暗物质。宇宙射线μ子可以击中岩石从而飞溅出一堆的物质，其中包含的中子也可以模仿暗物质。与信号事件相似的起码有超过一千种背景电磁事件，甚至在关于暗物质质量和相互作用强度方面有着合理与乐观的假设的情况下，也是如此。
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为暗物质实验所设计的游戏名称是“屏蔽和区分”（shielding and discrimination，这是天文学家的术语。粒子物理学家使用更个性化的术语“粒子身份”[particle ID]，虽然现在我也不知道哪一种方法更好）。实验物理学家需要将探测器尽可能地屏蔽起来，将辐射隔离在外面，并且将潜在的暗物质事件从我们不感兴趣的辐射散射中分隔开来。通过将实验安置于地下的深井中，屏蔽的目的完成了一部分。该想法就是让宇宙射线击中探测器周边的岩石而不击中探测器。暗物质因为有着更低的相互作用，可以不受岩石阻碍到达探测器。
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对于暗物质的探测来说幸运的是，世界上恰好有许多矿井和隧道。DAMA实验与XENON10和它的加强版XENON100以及CRESST都是用钨做成的探测器，同属大萨索山（Gran Sasso）实验室，坐落于意大利一条3000米深的隧道中。位于美国南达科他州霍姆斯特克（Homestake）矿井中一个1500米深的洞穴，最初是掘金时代修建的，将会成为另一个基于氙的实验——LUX实验的所在地。在此洞穴中，雷·戴维斯（Ray Davis）曾经发现了来自太阳的核反应的中微子。低温暗物质搜寻计划则在苏丹的一个矿井中，大约在750米的地下。
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所有在矿井与隧道之上的岩石不足以确保探测器完全不受辐射，实验还需要进一步采取各种不同的屏蔽方法。低温暗物质搜寻计划有一层聚乙烯环绕，如果有什么强烈相互作用的东西表明是暗物质从外面进来，那么它就会发亮。更加让人印象深刻的是，周围环绕的铅则来自18世纪法国的沉船。这些年代久远的铅材料已经在水下躺了几个世纪，因此它们的放射性都已消失殆尽。铅是一种致密的吸收材料，它可以完美地将探测器与外面来的放射性隔离开来。
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即使有了这些保护措施，许多电磁辐射仍然存在。辐射与潜在的暗物质候选者的区分还需要进一步甄别。暗物质的相互作用与中子击中靶物质时的核反应相似。因此，与声子读数系统相对的是一个更为传统的粒子探测系统，它可以测量当推断的暗物质粒子穿过锗或者硅时产生的电离度。这两种测量——电离度与声子能量，可以区分那些可能来自暗物质过程的核反应事件，以及仅仅来自放射性的电子事件。
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低温暗物质搜寻计划其他优异的性质还包括，绝佳的位置和其绝妙的时间测量。因为虽然只能在两个方向上直接测量，但是声子的定时给出了位置的第三个坐标。因此实验物理学家可以严格定位事件发生的地点并将背景事件排除。另一个良好的性质是，实验被划分成一个个曲棍球大小的探测单元。一个真实的事件只会在其中一个探测单元上发生。局域性可以减少辐射，而另一方面又不会将探测限制在单一的探测单元上面。有了这些性质，并且今后还会有更好的设计出来，低温暗物质搜寻计划有很大的机会发现暗物质。
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尽管低温暗物质搜寻计划非常震撼，但它却不是唯一的暗物质探测实验，并且低温仪器也不是仅此一种。后来，氙实验创始人之一的艾琳娜·阿普里勒（Elena Aprile）详细地介绍了她的实验（XENON10，XENON100），以及其他使用惰性液体的实验。因为这些实验很快也将成为最灵敏的暗物质探测器，所以听众也都全神贯注地聆听了她的报告。
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氙实验通过闪光记录暗物质事件。液态氙很稠密以及均匀，每个原子的质量较大（增加了暗物质的反应速度），闪烁也很强，当遇到能量沉积时电离很迅速，因此上面描述的两种信号可以有效地与电磁信号区分开来，而且它还是一种相对其他有潜质材料而言更为廉价的材料，尽管在10年中它的价格上下变动有6倍之多。这一类型的惰性气体实验随着它们使用得越来越多而效果越来越好，并且这样的趋势还将持续下去。有了更多材料，不仅探测变得更有希望，而且探测器外层也将更为有效的屏蔽内层，为实验结果的准确性提供保障。
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通过测量离子化和最初的闪烁，实验物理学家可以将它们的信号从背景辐射中区分开来。XENON100实验使用非常特殊的光电管（phototube），它被设计成在低温高压的环境下测量闪烁。将来氩探测器通过以闪烁脉冲的具体形状作为时间的函数来使用，也许可以提供更好的闪烁信息，因此也将把有用的信号从杂乱无章的信号里面分离出来。
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现今的奇异状态来自一个闪烁实验（虽然可能马上会改变）——位于意大利大萨索山实验室的DAMA实验，它曾真的发现过一个信号。DAMA与我前面提到的那些实验不同，在信号与背景之间它不存在内在的区分。相反，它鉴别暗物质信号的方式仅仅来自它们的时间依赖性，一种使用地球绕日轨道独特的速度依赖。
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入射的暗物质粒子的速度是其中一个相关因素，原因在于：它决定了有多少能量可以沉积在探测器中。如果能量太低，那么实验不可能灵敏到可以知道在那里的事物。而越多的能量表明实验也越可能记录事件。由于地球的轨道速度，暗物质相对我们的速度（也即能量沉积）依赖于一年中的不同时间，这使得一年中的某些时间（夏季）比另一些时间（冬季）更容易看见信号。DAMA实验寻找年度事件发生速率的变动，以确定它是否与预测符合。数据显示，它们已经发现了这样的信号（DAMA振荡数据见图21-2）。
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图21-2 DAMA实验数据所显示的随时间调制的信号。
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还没有人可以确切地知道是否DAMA信号代表了暗物质，抑或其他可能来自探测器或环境的误解。人们对此表示怀疑，因为其他实验都还没有检测到任何东西。其他信号的缺失，与绝大多数暗物质模型的预测相违背。
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虽然现在很令人困惑，但这也是一种令科学变得有趣的因素。实验结果推动我们思考可能存在的不同种类的暗物质，以及是否暗物质可能具有使DAMA比其他暗物质探测实验更容易作出探测的性质。这些结果也迫使我们更好地去了解探测器，使我们可以确认多余的信号，理解实验数据到底意味着什么。
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全球很多实验都在尽力获得更好的灵敏度。它们或者排除或者肯定DAMA暗物质的发现，或者可能独立地发现不同种类的暗物质。如果有至少有一个实验肯定了DAMA的发现，那么人们才会赞同暗物质被发现了这个结论。但目前它还没有发生。不管怎样，答案快要揭晓了。即使实验结果在你看这本书的时候已经过时了，实验的本质也极有可能不会改变。
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间接探测暗物质的实验
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大型强子对撞机实验与地下的低温或者惰性液体探测器是两种了解暗物质本质的途径。第三种并且也是最后一种方法是，在太空中或者在地面上间接测量暗物质。
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暗物质很稀薄，然而它偶尔会与同类型的粒子或者它的反粒子发生湮灭。虽然这件事的发生次数没有多到可以显著影响整体的密度，但是它也许可以多到足够产生一个可测量的信号。这是因为当暗物质粒子湮灭时，会产生新的粒子，并带走它们的能量。根据性质，暗物质湮灭时，有时会产生标准模型粒子与反粒子，如电子与正电子，或一对光子，并且可以被检测到。天体物理探测器测量粒子或光子也许可以看到这些湮灭的迹象。
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搜寻暗物质的湮灭而给出标准模型产物的装置，最初却不是为此目标设计的。它们是在外太空中或者在地面上的望远镜或者探测器，用来探测光或者粒子，使得我们可以更好地理解太空中有什么。通过观测从恒星与星系以及处在它们之间的奇异物体发射出的物质类型，天文学家可以了解这些天体的化学组成，并推断恒星的本质。
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哲学家奥古斯特·孔德（Auguste Comte）于1835年错误地评论，“我们永无可能用任何方法查考恒星的化学组成”，他认为恒星已经超出了人类可以获得认知的范围。然而在他说了这些话的不久以后，对太阳光谱的发现和诠释（光线的发射和吸收）告诉了我们太阳的组成，证明了他的话完全错误。
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当今天的实验致力于分析其他天体的组成时，它们继续着这样的任务。现今的望远镜灵敏度很高，每过几个月，我们对宇宙中存在的东西就了解得更多一些。
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