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科學家提出用GPS衛星探測暗物質設想

  • 發佈時間:2014-11-19 09:31:30  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 暗物質影響著星系的形成,無處不在卻難以捉摸。最近,美國和加拿大物理學家提出,為我們提供城市導航的GPS(全球定位系統)設備有可能成為直接探測和測量暗物質的強大工具。研究小組在今年召開的科學會議上提出了這一理論,被科學團體廣為接受,相關論文提前線上發表於今天的《自然·物理學》雜誌上。

  據物理學家組織網11月17日報道,美國內華達大學科學學院教授安德烈·德拉維安科和維多利亞大學、加拿大理論物理學周界研究所的馬克西姆·珀斯拜洛等人提出了一種新方法,用GPS衛星及其他原子鐘網路來尋找暗物質,對比各鐘的時間以找出差異。

  “對於暗物質,我們除了欠缺實體的觀察證據,連它的屬性也不甚了解。有些粒子物理學研究設想,暗物質是由類似重粒子的物質構成,但這種設想未必是真。”德拉維安科説,“現代物理學和宇宙學只能解釋宇宙中5%的普通物質和能量,對剩下的部分還無法解釋。”

  有證據顯示,在這些神秘物質能量中,暗能量佔約68%,剩下的27%就是通常所知的暗物質,雖然人們看不見,也無法直接探測和測量它們。

  “我們的研究旨在實驗一種探測暗物質的想法,暗物質的組織形式可能是類似氣體的拓撲缺陷大集合,或能量破缺。”德拉維安科説,“我們認為,當暗物質掃過時,用高靈敏原子鐘網路來探測這些缺陷,就可能探測到暗物質。哪的鐘出現了不同步,就知道可能有暗物質、拓撲缺陷經過這裡。我們的設想是把GPS衛星坐標群作為人類建造的最大暗物質探測儀。”

  德拉維安科正在與內華達測量實驗室主管傑夫·布萊維特合作,共同分析來自30個GPS衛星的原子鐘數據。關聯原子鐘網路,如GPS現有的地面網路,可作為尋找拓撲缺陷暗物質的強大工具。在暗物質影響下,原本同步的鐘會變得不同步,放在不同地方的原子鐘的時間可能出現明顯差異。

  布萊維特説:“我們知道暗物質一定在那,因為它讓沿星系的光線發生了彎曲,但我們沒有證據顯示它是由什麼構成的。如果它不在那兒,我們所知的普通物質是不足以把光線彎曲得那麼厲害的。這是科學家知道星系內外有大量暗物質的途徑之一。一種可能是,這種類氣體暗物質不是由普通物質粒子構成,而是宏觀的、時空纖維的缺陷。”

  布萊維特解釋説:“地球在星系中運轉,會經過這種氣體。對我們來説,就像暗物質構成的星系風吹過地球係及其衛星。當暗物質吹過時,可能會讓GPS系統的鐘變得不同步,這一指標大約持續3分鐘。如果暗物質讓原子鐘的時差超過10億分之一秒,我們就能很輕易地探測到。”(常麗君)

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