中微子是不是暗物质(中国科学家发现暗物质天体)



中微子是不是暗物质(中国科学家发现暗物质天体)

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【中微子是不是暗物质(中国科学家发现暗物质天体)】科学家们预计 , 看不见、摸不着的暗物质(Dark Matter) , 约占宇宙质量的85% 。遗憾的是 , 其与常规物质的相互作用非常微弱 , 以至于物理学家们一找就是几十年 。一种被叫做“轴子”(Axions)的疑似暗物质粒子 , 属于长期的候选之一 。不过最近 , 科学家们已经通过最新的研究 , 将这种可能性排除在外 。


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在一项最新的实验中 , 科学家发现这个假想粒子(至少在一定质量范围内)并不存在 。(via:New Atlas)
关于暗物质的可能构成 , 物理学家们已经提出了许多理论 。然而发现暗物质的不同实验 , 通常集中在一种特定类型的粒子上 。尽管没能找到确切的内容 , 但这至少有助于缩小未来研究的方向和范围 。
此前 , HADES粒子探测器已经排除了“暗光子”(Dark Photons) , 且LUX和XENON1T也排除了某些类型的“弱相互作用”大质量粒子(WIMP) 。
本文介绍的最新研究 , 围绕另一个不同的嫌疑对象展开 , 它就是“轴子”(Axions) 。假想中这类体态轻盈的中性粒子无处不在 , 且与周围的漂浮的常规物质相互不起作用 。
有理论称 , 轴子或许会与电、磁产生相互作用 , 所以研究人员决定通过专门设计的实验来检测 。
首席研究员Lindley Winslow表示:“暗物质不会对人们的日常生活产生影响 , 但它们被认为可能宇宙的膨胀、以及我们在夜空中观察到的星系形成” 。


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新型轴突探测器的横截剖面图(图自:MIT)
几年前 , 麻省理工学院的研究人员 , 提出了一个理论上可用于检测轴子的思想实验 。简单说来就是:
由电磁场的性质可知 , 环形磁铁的中心不应有磁场 。但若有轴子在到处乱窜 , 它们可能会在那个‘死区’(deadzone)创造出一个微弱的信号 。
Winslow表示 , 这项实验的理念很是诱人 , 如果能找到疑似轴子的信号 , 那它几乎不可能是其它缘由 。
借助放大B场环装置 , 研究团队将这项实验命名为‘宇宙轴子探测的一种宽频/共振方法’(简称ABRACADABRA) 。
基本上 , 该装置就是一个小型圆环状磁铁 , 被保持在冷却至趋近绝对零度的腔室中 。目前其已完成这套系统的构建 , 并且公布了最新的实验结果 。


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为抵消来自冷却系统的振动干扰 , 舱室被悬吊在细线上 , 此外实验室屏蔽了外部的热量、噪声和电磁干扰 。
在实验进行的第一个月 , 团队没有检测到任何质量在0.31到8.3纳电子伏特之间的轴子的迹象 。
有鉴于此 , 研究团队得出了两种可能的结论——要么轴子比这两个范围更大或更小 , 要么它们对电磁的影响 , 比此前设想的还要小 。
然而本次试验的测试精度已经相当微小 , 只有百亿分之一 。当然 , 这项研究的无效结果 , 并未驳斥暗物质的理论 。
目前物理学家仍有一长串的‘候选粒子’ , 每一次的实验跨越 , 都是进一步缩小了筛查的方向与范围 , 让我们更加接近于终极的答案 。
据悉 , 诸如nEDM之类的其它实验 , 已经对其它类型的候选粒子展开寻找 。在未来的实验中 , 我们仍有希望迎来在一定质量范围内的结果 。
有关这项研究的详情 , 已经发表在近日出版的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上 。