遨游世界科学|物理界最新突破！科学家可能发现“轴子”的第一个直接证据！本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛

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据最新消息，一组物理学家宣布，他们已经完成了第一次探测到轴子的工作，并宣布了“轴子”的第一个直接证据！到底什么是轴子？

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轴子
轴子是未经证实的、理论上的超轻粒子，超脱于描述亚原子粒子行为的粒子物理学标准模型之外。理论物理学家在20世纪70年代首次提出轴子的存在，是为了解决控制强力的数学问题，强力将称为夸克的粒子结合在一起。但是轴子已经成为暗物质的普遍解释，暗物质占宇宙质量的85% ，人类从未探测过它的存在。

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东京大学的物理学家马滕斯说，他们无法解释宇宙中大部分缺失的质量，因为无法判断轴子和暗物质之间的关系，这些轴子的行为不像物理学家认为的充满星系周围光环的“冷暗物质” 。它们就像是新进入太阳内部的粒子，而外面的大部分冷暗物质似乎自早期宇宙以来已经存在了数十亿年都没有改变。
尽管已经收集了两年的数据，但是科学家到现在也不确定是否检测到了轴子。但与物理学宣布发现新粒子的性质相比，信号的暗示仍然很微弱。不过，信号确实存在。它出现在一个3.5吨液态氙的地下暗箱中，氙气实验是在意大利格兰萨索国家实验室进行的，研究人员对一些理论进行了测试，发现从太阳中流出的轴子最有可能解释他们的结果。

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新罕布什尔大学（UniversityofNewHampshire）的物理学家钱达普雷斯科特温斯坦（ChandaPrescodWeinstein）表示：“如果这一点得到证实，这将是我发现宇宙加速以来物理学领域最大改变者。 ”
这些地下暗箱中的氙气可以屏蔽在地下的大多数辐射源，只有少数的粒子（包括暗物质）可能会进入容器，并与内部液体中的原子碰撞，造成闪光。这些闪光是粒子相互作用的结果。尽管实验室有地下屏蔽，但各种各样的粒子仍在那里向下移动，比根据已知粒子物理学预测的还要多，这就证明了一点：新粒子的存在。
这是氙探测器第一次真正探测到在低能量范围内的过剩活动，这与物理学家在太阳轴子确实存在时的预期相符。到目前为止，氙的结果已经部分排除了另一种暗物质候选者，即“弱相互作用的质量粒子”（WIMPS）。尽管WIMP多年来一直是占主导地位的暗物质（暗物质）候选者，但轴子已经存在了大约同样长的时间，近年来，寻找轴子的实验激增，并且答案越来越向轴子靠近。

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因此，如果得到证实，轴子探测将与暗物质研究的最新进展完全吻合。但是还有一个问题就是：可能存在一些以前未经考虑的背景来源，例如，某些放射源可能以模仿太阳轴子与液态氙相互作用的预期模式的方式触发了氙气的传感器，引起错误检测。但是马滕斯认为，相对于太阳轴子本身，随机背景辐射产生信号的可能性约为万分之二。通常，物理学家只在结果达到5西格玛显著性时才宣布“发现”一个新粒子，这意味着信号由随机波动产生的几率为350万分之一。
除了轴子，中微子也有可能与磁场发生强烈的相互作用。中微子是来自太阳的微弱的已知粒子，也会流经地球。根据氙合作组织的一份声明，中微子可以解释他们看到的信号。但是专家表示，即使中微子解释了氙的结果，粒子物理的标准模型也必须重新排列，以解释中微子的意外行为。
【遨游世界科学|物理界最新突破！科学家可能发现“轴子”的第一个直接证据！】当然，目前轴子的出现仍然是对物理界的一大鼓舞，但是不可否认，人类对这一切仍然停留在最初的研究表层，还有很长的路要走。