再次落空 暗物质新实验未发现轴子证据

2019年04月01日07:55  来源:科技日报
 
原标题:再次落空 暗物质新实验未发现轴子证据

科技日报北京3月31日电 (记者刘霞)据物理学家组织网近日报道,美国物理学家正在开展一项新实验,希望能探测到假想中的暗物质粒子——轴子(axion)的“蛛丝马迹”,但首轮观测结果未发现质量介于0.31—8.3纳米电子伏特范围内的轴子的迹象。这意味着这一质量范围内的轴子要么不存在,要么对电和磁的影响比以前认为的要小。

最新实验首席研究员、麻省理工学院物理学教授林德利·温斯洛说:“这是第一次有人直接研究这个轴子空间。”

轴子是一种假想出来的基本粒子,被认为是宇宙中质量最轻的粒子之一,与宇宙中其他物质的相互作用非常微小。这些超轻粒子就算真的存在,我们也看不见它,但它可以暗物质的形式构成宇宙质量的85%左右。

温斯洛说:“作为暗物质,轴子应该不会影响你的日常生活,但它们可能会影响宇宙的膨胀和我们在夜空中看到的星系的形成。”

为探测轴子踪迹,2016年,麻省理工学院的三位理论家提出了一项实验——“用一个放大的b场环装置来探测宇宙轴子的宽带/共振方法”(ABRACADABRA)。他们提议设计一种小型环状磁铁,将其置于温度略高于绝对零度(零下273.15摄氏度)的冰箱中,以模拟“磁星”的极端环境。磁星是一种特殊的中子星,能产生极为强大的磁场。他们指出,如果轴子不存在,环形磁铁中央就应该没有磁场;如果轴子存在,巨大的磁场会出现轻微的波动,制造出另一个小得多的磁场,探测器应该可以“看到”这一磁场。

该理论设计发表之后,温斯洛开始构建实验。

2018年,温斯洛团队开展了实验的首次试运行,在当年7月至8月期间不断取样。对这一时期的数据进行分析后,他们没有发现质量介于0.31至8.3纳米电子伏特区间的轴子。

温斯洛称,他们将继续运行当前实验,以寻找更小更弱的轴子。与此同时,他们也计划扩大实验规模,希望检测到更微弱的轴子,以进一步揭示暗物质的秘密。

(责编:何淼、熊旭)

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