-
經(jīng)過多年的失敗尋找,暗物質(zhì)搜尋者們開始轉(zhuǎn)向
關(guān)鍵字: 物理學(xué)家探索暗物質(zhì)失敗美國(guó)《連線》雜志近期刊文稱:經(jīng)過多年的失敗尋找,暗物質(zhì)搜尋者們開始轉(zhuǎn)向。之前被公認(rèn)為最大可能是暗物質(zhì)組成成份的弱相互作用的大質(zhì)量粒子(WIMPs)受到了物理學(xué)家的質(zhì)疑,物理學(xué)家為此紛紛提出新的理論和實(shí)驗(yàn),對(duì)暗物質(zhì)的組成繼續(xù)探索。
以下為文章翻譯:
物理學(xué)家非常坦率的承認(rèn):他們不知道暗物質(zhì)由什么組成。
耶魯大學(xué)的物理學(xué)家Reina Maruyama說:“我們都在撓頭”。
華盛頓大學(xué)的物理學(xué)家Gray Rybka說:“我們的直覺認(rèn)為,暗物質(zhì)80%的可能是這種樣子,20%的可能是另一種樣子”。他這樣想不是基于科學(xué),他說:“這是基于民間智慧”。
通過望遠(yuǎn)鏡,他們觀察到大量的關(guān)于暗物質(zhì)的證據(jù)。他們觀察到,星系的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高它們可見質(zhì)量所允許的。根據(jù)已經(jīng)建立的引力方程,這些星系應(yīng)該解體,就像蛋糕面糊從旋轉(zhuǎn)的攪拌機(jī)上脫落一樣。大家普遍認(rèn)為,一定有某種看不見的物質(zhì)——暗物質(zhì),將這些星系連接在一起。觀測(cè)的結(jié)果顯示暗物質(zhì)由擴(kuò)散物質(zhì)組成,Maruyama說:“有點(diǎn)像棉球(擴(kuò)散物質(zhì))”。他與其他專家共同牽頭了一個(gè)名為COSINE-100的暗物質(zhì)研究項(xiàng)目。
然而在地球上,暗物質(zhì)的線索并不多。考慮到星系的旋轉(zhuǎn)速度,暗物質(zhì)應(yīng)該占到宇宙物質(zhì)的85%,包括在我們小家園地球上也是如此。但是只有一個(gè)實(shí)驗(yàn),在意大利的探測(cè)器DAMA曾記錄了地球上存在暗物質(zhì)的令人信服的證據(jù)。與該實(shí)驗(yàn)無關(guān)的Maruyama說“其他的實(shí)驗(yàn)也有暗示,但是DAMA是唯一一個(gè)有強(qiáng)烈信號(hào)的”。二十年來,DAMA一直測(cè)量不同的信號(hào),在六月份信號(hào)到達(dá)峰值,在十二月份信號(hào)下降。這種信號(hào)表明,暗物質(zhì)以不同的速度撞擊地球,這一速度與地球在軌道在的位置有關(guān)。這與理論預(yù)測(cè)相符。
但是這項(xiàng)研究沒有產(chǎn)生其他有希望的信號(hào)。今年,一些探測(cè)器報(bào)告了一些無效的發(fā)現(xiàn)。XENON1T是一個(gè)與DAMA一樣,位于同一個(gè)意大利實(shí)驗(yàn)室的探測(cè)器,今年五月它宣布沒有發(fā)現(xiàn)任何東西。熊貓-X是一個(gè)在中國(guó)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)組今年七月發(fā)表文章稱,他們沒有發(fā)現(xiàn)任何東西。Maruyama的團(tuán)隊(duì)發(fā)布,他們的探測(cè)器(韓國(guó)版的DAMA探測(cè)器,由大約200磅碘化銀制成)未能成功復(fù)制意大利前輩的結(jié)果。
這些實(shí)驗(yàn)都是被設(shè)計(jì)用來尋找一種特定的暗物質(zhì)候選體,這是一種理論化的粒子類型,被稱為弱相互作用的大質(zhì)量粒子(WIMPs),其重量應(yīng)該是電子的100萬倍左右。WIMPs多年來一直主導(dǎo)著暗物質(zhì)研究,但加州大學(xué)伯克利分校的天體物理學(xué)家Miguel Zumalacarreguiyi早已厭倦了它們。大約十年前,當(dāng)Zumalacarreguiyi還是一名博士時(shí),WIMP的研究人員就已經(jīng)承諾即將有一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。Zumalacarreguiyi說:“他們只是空手而還”。
Zumalacarreguiyi不是唯一一個(gè)對(duì)WIMP感到厭倦的人。Rybka說,從某些方面來說,他很久以前就開始厭倦WIMP。Rybka與其他人共同領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),該試驗(yàn)正在研究另一種暗物質(zhì)候選者:一種叫做軸子的精致粒子,大約比電子輕10億倍,比WIMP輕得多。今年四月,軸子暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)合作組織宣布,他們終于調(diào)整好了探測(cè)器,使其足夠敏感,可以探測(cè)軸子。
Rybka稱,探測(cè)器的運(yùn)作有點(diǎn)像調(diào)幅收音機(jī)。機(jī)器內(nèi)部的強(qiáng)磁鐵會(huì)將進(jìn)入的軸子轉(zhuǎn)換成無線電波,然后探測(cè)器會(huì)探測(cè)到這些電波?!耙?yàn)槲覀儾恢垒S子的確切質(zhì)量,所以我們不知道該調(diào)到哪個(gè)頻率”Rybka說,“所以我們一邊聽一邊慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕,大部分時(shí)間我們聽到的都是噪聲。但希望有一天,我們能調(diào)到合適的頻率,聽到那種純凈的聲音”。
Rybka把賭注壓在了軸子上,因?yàn)樗鼈冞€能解開物理學(xué)中另一個(gè)長(zhǎng)期存在的謎團(tuán):夸克如何結(jié)合在一起形成原子核的。他說“這似乎太好了,不可能只是巧合,這個(gè)來自核物理的理論碰巧制造了適量的暗物質(zhì)”。
當(dāng)Rybka團(tuán)隊(duì)在地球數(shù)據(jù)中尋找軸子的蹤跡時(shí),天體物理學(xué)家們?cè)诳臻g中尋找線索。在十月份發(fā)表的一篇論文中,Zumalacarreguiyi和他的一位同事排除了一個(gè)舊觀點(diǎn),即:暗物質(zhì)主要由黑洞組成。他們是通過二十多年對(duì)超新星觀測(cè)得出這個(gè)結(jié)論。當(dāng)超新星經(jīng)過黑洞的后面,黑洞的引力會(huì)使超新星的光發(fā)生折射,使其看起來更亮。光線越亮,黑洞質(zhì)量越大。因此,通過將數(shù)百顆超新星的亮度制成表格,他們計(jì)算出,那些至少是太陽百分之一大小的黑洞可以占到暗物質(zhì)的40%,僅此而已。
“我們正處在我們的最佳理論似乎即將被打破的時(shí)期”,牛津大學(xué)的天體物理學(xué)家Jamie Farnes說,“我們顯然需要一些新想法。關(guān)于宇宙如何運(yùn)行,我們正在錯(cuò)失一些關(guān)鍵的東西”。
Farnes試圖填補(bǔ)這一空白。在去年12月發(fā)表的一篇論文中,他提出,暗物質(zhì)可能是一種向你移動(dòng)的奇怪流體,如果你試圖推開它。他對(duì)包含這種流體的宇宙建立了簡(jiǎn)單的模擬,發(fā)現(xiàn)它還可能解釋宇宙為什么在膨脹,這是物理學(xué)中另一個(gè)長(zhǎng)期存在的謎。他謹(jǐn)慎地指出,他的想法是推測(cè)性的,目前還不清楚他的這些想法是否與之前的望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)和暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)一致。
盡管人們熱衷于新方法,但WIMPs仍也可能是暗物質(zhì)。Maruyama在韓國(guó)的實(shí)驗(yàn)排除了“大多數(shù)人討論的規(guī)范的、普通的WIMP”,她說,但不為人知的與WIMP相近的物質(zhì)仍在討論之中。
重要的是要記住,當(dāng)物理學(xué)家緊緊抓住他們喜歡的理論時(shí),不管這些理論多么令人耳目一新,他們都需要能證實(shí)的數(shù)據(jù)。Farnes說“宇宙不在乎什么是美麗,什么是優(yōu)雅”。宇宙也不關(guān)心什么是時(shí)尚。對(duì)于我們來說,宇宙可能真的很不酷。
本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件,未經(jīng)授權(quán),不得轉(zhuǎn)載。
- 請(qǐng)支持獨(dú)立網(wǎng)站,轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)注明本文鏈接:
- 責(zé)任編輯:程小康
- 最后更新: 2019-01-02 10:40:01
-
美國(guó)“新視野”號(hào)探測(cè)器近距離飛越太陽系邊緣小天體
2019-01-01 14:09 航空航天 -
“雖是太空競(jìng)賽后來者,但中國(guó)最可能獲勝”
2018-12-31 22:47 航空航天 -
東芝宣布SCiB可充電電池業(yè)務(wù)拆分并獨(dú)立
2018-12-31 10:40 -
iPhone XS Max首次自燃 客服拒額外賠償
2018-12-30 21:11 手機(jī) -
實(shí)時(shí)厘米級(jí)!浙江高精度衛(wèi)星定位服務(wù)免費(fèi)開放
2018-12-30 20:07 科技前沿 -
一箭七星送云海二號(hào)上天 中國(guó)航天2018發(fā)射圓滿收官
2018-12-29 20:59 航空航天 -
中國(guó)科大在超冷原子拓?fù)淞孔芋w系研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展
2018-12-29 16:09 -
智能音箱這一年:飆增15倍!四巨頭哭著收割市場(chǎng)
2018-12-29 14:13 -
聯(lián)想筆記本出現(xiàn)GTX 1160配置選項(xiàng):最高6GB顯存
2018-12-29 08:46 -
小米Pocophone F2首曝 高性價(jià)比新旗艦
2018-12-29 08:42 手機(jī) -
分辨率達(dá)到50納米!我國(guó)掌握高端超分辨光學(xué)顯微鏡研制能力
2018-12-29 07:27 中國(guó)超越 -
我為什么不買保健品?
2018-12-29 07:25 趣讀 -
中國(guó)自研Nvme固態(tài)硬盤主控獲得重大突破:讀取超3000MB/s
2018-12-28 20:11 -
美國(guó)開發(fā)出新型艾滋病疫苗 猴子實(shí)驗(yàn)證實(shí)有效
2018-12-28 15:50 科技前沿 -
“中國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)全球一半的光纖…單價(jià)比面條還便宜”
2018-12-28 15:45 中國(guó)精造 -
剛剛,“真正的C919”完成首飛
2018-12-28 12:27 航空航天 -
新專利顯示:蘋果正在打造折疊屏iPhone
2018-12-28 10:57 手機(jī) -
魅族穩(wěn)了?傳珠海政府將注資支持
2018-12-28 09:39 手機(jī) -
華為EMUI負(fù)責(zé)人談Link Turbo技術(shù):其他廠商抄不來
2018-12-28 09:25 手機(jī)
相關(guān)推薦 -
匯豐香港加入CIPS,“人民幣使用與中國(guó)經(jīng)濟(jì)不成比” 評(píng)論 28低調(diào)的“懺悔日”行動(dòng),以色列竟提前通知伊朗? 評(píng)論 165美高官找補(bǔ):中方領(lǐng)先了,但美國(guó)還沒出手 評(píng)論 169三波!以色列襲擊伊朗數(shù)十個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo) 評(píng)論 575目睹這些場(chǎng)景,良心不會(huì)痛嗎 評(píng)論 328最新聞 Hot
-
低調(diào)的“懺悔日”行動(dòng),以色列竟提前通知伊朗?
-
三波!以色列襲擊伊朗數(shù)十個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)
-
美高官找補(bǔ):中方領(lǐng)先了,但美國(guó)還沒出手
-
拜登正式道歉
-
“從美國(guó)沒撈到好處,印度掉頭找中國(guó)去”
-
緊盯中國(guó)!英首相:不能對(duì)太平洋視而不見
-
他反思:歐盟必須停止對(duì)世界說教,才能對(duì)抗中俄
-
對(duì)華關(guān)系,英財(cái)相居然對(duì)美國(guó)“慕了”
-
目睹這些場(chǎng)景,良心不會(huì)痛嗎
-
“金磚為什么火?因?yàn)闆]走西方拉幫結(jié)派的老路”
-
“公用火力發(fā)電比例高于中國(guó),美領(lǐng)導(dǎo)地位?!?/a>
-
他倆定期“秘密對(duì)話”?克宮回應(yīng)
-
以色列襲擊黎巴嫩南部,致3名記者死亡
-
美衛(wèi)星解體恐殃及中國(guó),“很難評(píng)估有多糟糕”
-
怕特朗普攪局,歐盟擬加碼“長(zhǎng)期維持”對(duì)俄制裁
-
“伊朗已下令準(zhǔn)備開戰(zhàn),考慮發(fā)射1000枚導(dǎo)彈回?fù)簟?/a>
-