暗物質能在地球上找到嗎 新研究稱可能

暗物質可能不會發(fā)出任何光或輻射，但我們或許能夠看到它在地球上粉碎成原子。

暗物質占宇宙所有物質的85%，但天文學家從未見過它。這個神秘事物的本質在很大程度上仍然是未知的。

我們稱之為暗物質的物質不發(fā)出光、熱、無線電波或任何其他形式的電磁輻射。但是，天文學家和物理學家知道一些事情(很多事情)是存在的。如果沒有暗物質，星系就會分裂，星系團就會飛成碎片。暗物質和“正?！蔽镔|之間的引力聯(lián)系是它最初被發(fā)現(xiàn)的方式。

暗物質看得見嗎?其中一個探測器使用了這些內部帶有金色的白色探測器，看起來像軌道照明。

暗物質也可以與原子核中的質子和中子相互作用，產生被稱為散射的閃光(和其他信號)。這類似于兩個人在一個完全黑暗的房間里走來走去。雖然看不見對方，但當對方的腳趾頭撞到桌角時，參與者可以聽到對方的聲音。

現(xiàn)在，一項新的研究建議使用這種現(xiàn)象來探測暗物質，因為在全球已經投入使用的探測器中，暗物質與“正?！蔽镔|相互作用。

勞倫斯伯克利國家實驗室(Berkeley Lab/LBL)和加州大學伯克利分校的研究人員提議尋找物質和原子核之間的相互作用。它們可以導致帶負電荷的電子或中微子(基本粒子，不帶電荷，幾乎沒有質量)的釋放。

在上面的視頻中，麻省理工學院的物理學家珍妮特·康拉德解釋了到目前為止我們對中微子的了解，以及為什么它們如此難以探測。

中微子就像幽靈粒子一樣，很容易穿過物質，因為它們不斷地從一種形式變成另一種形式。每一秒鐘，數(shù)以萬億計的中微子穿過你的身體，而不與構成你的物質發(fā)生作用。

這些粒子最早是在1930年由物理學家沃爾夫岡·泡利提出的，基于他對放射性衰變的理論研究。他最初想把這種帶中性電荷的粒子稱為中子，但沒有發(fā)表他的建議。這個名字很快就被我們現(xiàn)在稱為中子的粒子的發(fā)現(xiàn)所取代。

泡利很快就確定了他提出的粒子的名字——中微子，意為“小中性粒子”。這些物質的組成部分在1956年的實驗中首次被發(fā)現(xiàn)。

一些關于暗物質性質的理論已經被提出，其中一個主要的候選者是WIMP(弱相互作用的大質量粒子)。這些假定的粒子只會通過重力和驅動某些形式的放射性衰變的弱力相互作用。

WIMP粒子似乎與標準模型(幫助預測亞原子粒子大規(guī)模行為的一套方程和理論)兼容。

然而，到目前為止，對弱相互作用大質量粒子的研究已被證明是徒勞的，這促使研究人員提出其他方法來解釋暗物質的影響。

伯克利實驗室的博士后研究員杰夫·德羅(jeff Dror)表示:“WIMP范式很容易構建到標準模型中，但我們已經很長時間沒有找到它了。”

研究人員認為，對粒子加速器已經收集到的數(shù)據的一項新分析可能揭示暗物質的存在。

在所有已知的粒子中，只有中微子具有超凡的特性，既引人注目又充滿浪漫色彩，足以讓約翰·厄普代克(John Updike)寫下一首詩，也足以讓科學家們在地下深處工作50年，建造出巨大的科幻裝置，來揭開它們的神秘面紗?！獎趥愃埂·克勞斯

有助于解釋暗物質影響的一種可能是迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的粒子，如惰性中微子，它只通過引力與其他物質相互作用。

“這將使它們比復雜的‘常規(guī)’中微子更難被發(fā)現(xiàn)?！币κ撬辛χ凶钊醯?，而且中微子非常輕——所以它們沒有多少引力可以利用。費米國家加速器實驗室的研究人員解釋說:“在宇宙的混沌中尋找微小的信號將是困難的，但并非不可能?！?/p>

在上面的視頻中，LZ探測器內部探測器安裝的延時照片。這個儀器在退役前將保持密封5年。

研究人員將目光放在了暗物質和普通物質之間的兩種相互作用上。

在第一個過程中，即中性電流過程中，暗物質粒子與構成儀器中原子的亞原子粒子相互作用。

研究人員在發(fā)表在《物理評論快報》上的一篇文章中寫道:“尋找散射，就是尋找一個DM粒子將其動能儲存在探測器內的目標上，通常是一個原子核或一個電子?！?/p>

這些相互作用的第二類是帶電電流研究，其中反沖伴隨著電子的釋放。這些帶電的相互作用也能產生反應的多米諾骨牌效應，導致粒子從原子中的原子核中釋放出來。

設計用來尋找這些信號的探測器需要非常敏感，幾乎沒有背景“噪音”。

luxz - zeplin (LZ)項目旨在利用放置在南達科塔州一個廢棄礦井中的暗物質探測器來發(fā)現(xiàn)暗物質。儀器內部裝有10公噸(11噸)液態(tài)氙。

研究人員認為，其他氙基中微子探測器收集的數(shù)據可以用來尋找暗物質存在的證據。

“數(shù)據基本上已經在那里了。這只是一個觀察的問題，”Dror說。

中微子撞擊原子核內的質子或中子所產生的信號是可以預測的。研究人員認為，探測這些信號，如果它們出現(xiàn)，可能比直接探測暗物質存在的其他方法更容易。

該研究中心的團隊正積極與其他研究人員合作，這些研究人員可能已經收集了驗證這一想法所需的數(shù)據。

這項研究中描述的這些技術可能為尋找能量比目前技術允許的大數(shù)千倍的暗物質粒子開辟新的道路。