超精密原子钟布下“天罗地网”抓捕暗物质

2018年12月11日08:35  来源:科技日报
 

据美国太空网近日报道,研究人员正在建立一个由迄今最精确的计时器——原子钟组成的网络,以“抓捕”暗物质。暗物质是一种看不见的物质,据信约占宇宙所有物质的六分之五。

暗物质通过其对恒星和星系运动的引力效应来宣示自身的存在,但科学家一直未厘清它由什么构成。目前,所有已知粒子作为暗物质备选粒子的可能解释基本上已被排除,剩下的可能解释是:暗物质由一种新粒子组成;或者暗物质根本不由粒子组成,而是一种像重力一样遍布空间的场。

最新研究负责人、波兰哥白尼大学的彼得·维希斯洛说,以前的研究表明,如果暗物质是一种场,“拓扑缺陷”可能会出现在其中,这种结构的形状像点、弦或片,大小可能至少与行星相当,其可能在大爆炸之后的混沌中形成,并在早期宇宙冷却时基本上冻结成稳定形式。

科学家正在通过寻找原子钟中的干扰来测试暗物质场的存在。研究人员解释说,其与拓扑缺陷相互作用可能会使原子钟的原子暂时振动得更快或更慢。通过监视一个同步原子钟网络(原子钟分布得足够远,有些会受到拓扑缺陷影响,而其他的不受影响),可以检测到这些“幽灵”结构的存在并测量它们的大小和速度等。

研究人员使用了光学原子钟,他们计算得出,通过拓扑缺陷可增加或减少精细结构常数(描述电磁力的整体强度),这些变化将改变原子对激光的响应方式以及这些时钟滴答的速率。通过分析位于美国、法国、波兰和日本的4个原子钟,他们可以寻找精细结构常数内的细微变化,灵敏度比以前实验高约100倍。但迄今他们没有发现任何与暗物质一致的信号。

维希斯洛表示,他们的目标是在未来一两年内将网络中的原子钟数量增加一倍,这可将网络的灵敏度和观察时间提高10倍或更多。(刘霞)

(责编:刘婧婷、熊旭)

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