暗物质|暗物质研究可以为我们带来什么样的技术进步？探测器

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在南达科他州的黑山之下，桑福德地下研究机构的科学家们正在使用一种称为大型地下氙气(LUX) 探测器的设备来寻找暗物质粒子，这种神秘物质被认为是宇宙中大部分物质的来源。在这个巨大的装置中，钛容器内装有 1/3 吨的液态氙，一组灵敏的光探测器等待暗物质粒子与氙原子碰撞并发出微小的闪光。
为了捕捉微弱的信号， LUX 被放置在一英里厚的岩石层下，这将有助于屏蔽宇宙射线和其他可能干扰信号的辐射。
到目前为止， LUX 还没有探测到暗物质。但是通过一套新的校准技术来提高探测器的灵敏度，研究人员希望很快就能最终发现暗物质。布朗大学物理学教授里克·盖茨凯尔 (Rick Gaitskell) 在一份新闻稿中说：“我们必须继续提高探测器的容量，这一点至关重要。 ”
如果科学家们最终确定了暗物质粒子，那将是可追溯到 1930年。就在那时，瑞士天文学家弗里茨·兹威基( Fritz Zwicky)确定了遥远星系团旋转的速度表明它们包含的质量远大于从它们发出的可观测光所蕴含的质量。
从那时起，科学家们一直在寻找暗物质并试图弄清楚它到底是什么。近年来，研究人员依赖的工具从欧洲的原子粉碎大型强子对撞机到 NASA 的轨道钱德拉 X 射线天文台。
假设研究人员最终掌握了暗物质的本质，另一个问题可能会出现：人类有办法利用它吗？这项研究只是为了帮助我们了解宇宙，还是我们可以开发适用的技术？
2009 年，纽约大学受训的物理学家刘佳在一篇论文中提出了一种可能性，即使用暗物质作为能源为执行超长任务的航天器提供动力。
刘的概念基于尚未验证的假设，即暗物质由中性粒子组成，即没有任何电荷的粒子。中性粒子也恰好是反粒子，这意味着当它们在适当的情况下碰撞时，它们会相互湮灭并将它们的所有质量转化为能量。
如果事实证明这是真的，那么一磅暗物质产生的能量几乎是等量炸药的 50 亿倍。根据刘的论文，这意味着暗物质反应堆将有足够的动力来推动火箭飞船穿越宇宙，而一个足够大的核心可以加速飞船到接近光速的速度。
正如New Scientist 的一篇文章所详述的那样，刘的暗物质引擎将与传统火箭大不相同。从本质上讲，它是一个带有门的盒子，可以朝火箭运动的方向打开以收集暗物质。当暗物质进入盒子时，门关闭，盒子收缩以压缩暗物质并增加湮灭率。一旦粒子转化为能量，门再次打开，能量推动飞船。这个循环将在整个太空航行中重复
暗物质引擎的一个优点是宇宙飞船不需要携带太多燃料，因为它可以从宇宙部分地区丰富的暗物质中收集更多燃料。火箭飞行得越快，它吸收暗物质并加速的速度就越快。
理论上，一艘 100 吨的火箭飞船可以在几天内接近光速。反过来，这会将前往距离我们太阳系最近的恒星Proxima Centauri所需的时间从数万年缩短到大约5 年。
【暗物质|暗物质研究可以为我们带来什么样的技术进步？】当然，除此之外，还有一些未知且看似不可能的技术和发明——直到我们意识到它们是可能的。