作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2018/4/11 9:09:38
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寻找暗物质粒子研究升温
旨在揭开物理学最大谜团之一

 

图片来源:Mark Stone

本报讯 对一种被称为轴子的微小粒子的探寻如今正在如火如荼地进行。这种粒子可能构成了暗物质,而正是后者的引力阻止了星系的分崩离析。

物理学家在4月9日出版的《物理评论快报》上报告称,美国西雅图市华盛顿大学的轴子暗物质实验(ADMX)终于达到了探测轴子所需的灵敏度,前提是如果它们真的构成了暗物质。

然而,研究人员并不知道轴子的重量到底有多少,并且他们可能需要数年时间才能够扫描完可能的质量范围。

轴子是一种假设的粒子,它于41年前被科学家提出,用来解决强核力理论中的一个问题。强核力将被称为夸克的粒子结合在一起,从而形成了质子和中子。

然而,轴子可能具备双重功能,即同时还可供暗物质使用——宇宙论研究显示,暗物质占所有物质的85%。

到目前为止,暗物质仅仅通过它的引力揭示其自身,所以物理学研究的最大谜团之一就是构成暗物质的粒子到底是什么。

如果暗物质由漂浮在周围的轴子组成,那么从理论上说,物理学家应该能够用一个足够强大的磁场以及一部非常灵敏的无线电发射器探测到它们。

磁场会把轴子转换成光子,并且轴子的重量非常轻,因此这些光子的无线电频率将会非常低,而且应该在一个独特的频率上提供超微弱的无线电波。

在物理学家的这项新研究成果中,ADMX的研究人员在2.66微电子伏特(MeV)到2.82MeV(大约是电子质量的20百万兆分之一)的范围内排除了轴子存在的可能性。

物理学家认为,如果暗物质仅仅是由轴子组成的,那么这种粒子的质量必须在1MeV和100MeV之间。因此,ADMX的研究人员现在将把他们精心设计的无线电天线的频率尽可能地向上提升——调至大约40MeV。

轴子是粒子物理与天体粒子物理和凝聚态物理预言“存在”的一种亚原子粒子,是正负电子对撞后的一种“次级”粒子,是在玻色子能级的“衍射+辐射”能量丢失“逃逸”的极化新粒子。轴子粒子以一种能量轴线延“一维度时间空间”做线性跃迁角动量运动。

暗物质是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质,它可能是宇宙物质的主要组成部分,但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。

大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中,其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2018-04-11 第2版 国际)
 
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2018/4/14 16:44:31 say8818
锦屏地下实验室数据已经否定了轴子的存在了吗?
目前已有1条评论
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