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遍尋暗光子受挫 暗物質理論陷入瓶頸

  • 發佈時間:2014-11-01 01:30:36  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 三位物理學家在《物理評論快報》上發表的一篇論文中指出,建設于上世紀80年代初的實驗裝置的消極運作結果,已然讓找尋暗光子的蹤跡面臨瓶頸。

  布賴恩·百特爾和另兩位作者指出,應該可以建造一種相對便宜的實驗設備,用來檢測暗物質基本觀點中暗光子這一概念,實驗結果要麼支援它、要麼完全摒棄它。

  暗光子是證明暗物質存在的一種概念假設。暗物質是一種神秘的東西,物理學家認為它擁有宇宙重力,沒有它,一切將四處飛散。科學家推斷出宇宙中約27%的成分由暗物質組成。在銀河系裏,暗物質比熟知的普通物質多了20倍以上,地球以及太陽系在這個銀河系中的暗物質“霧霾”裏運動。

  然而,在粒子物理標準模型中卻無法找到暗物質的解釋。暗物質的本性之謎被普遍認為是21世紀物理和天文學中最具有挑戰性的問題之一。不幸的是,沒有人能找到暗物質存在的可見證據。

  目前的理論認為,暗物質由大品質微弱相互作用的粒子(WIMPs)組成,這種粒子只能通過弱核力相互作用。全世界物理學家建起各種探測裝置,寄希望於觀察到一個此類粒子的脈衝回聲,但都以失敗告終。

  與此同時,其他一些想法讓物理學家輾轉反側,比如一種觀點認為就存在χ粒子(如果真的存在,它會通過一種類似電磁的力量與其他粒子相互作用),它們能被暗光子傳導和搬運。如果這樣的暗光子確實存在,暗物質理論將會繼續存在,暗光子還能與其他“普通”物質相互作用,而這種作用過程可以被觀察到。這是舊實驗裝置數據的理論來源。

  從1980年到1982年,位於美國門洛帕克市的SLAC國家加速器實驗室,建設了“束流收集器”實驗裝置,能將一束高能電子擊入鋁目標物,然後觀察從被激發的目標物和背後的“沙丘”中到底能看到些什麼。

  據物理學家組織網近日報道,百特爾認為,與一些高能電子束中的電子相互作用的高能χ粒子應該能被激發出來,但是,建設束流收集器的研究人員報告稱,並沒有發現反衝電子。

  舊的實驗並沒有反對有關χ粒子或者暗光子的整體思路,但從另一個角度證明了,圍繞它們形成的理論需要更多深入思考,以便更好地描述它們的實際屬性。

  為此,其他物理學家已經提議建設一個新的、相對便宜的束流收集器實驗平臺,能獲得相當於上世紀80年代實驗裝置100倍的實驗成果,藉以希望找到χ粒子、暗光子或暗物質本身存在的證據。

  (房琳琳)

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