未解之谜 「暗物质」探秘:比想像中更...

「暗物质」探秘:比想像中更小

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【新三才编译首发】为了理解神秘的「暗物质」,科学家们透过实验虽然仍然位观察到暗物质,但已经能确定暗物质粒子的有效尺寸,以及它们与有规律物质的相互作用远小于科学家们的想像。

研究人员使用XENON1T暗物质探测器所产生的实验结果,为暗物质颗粒的有效尺寸建立了迄今为止最明确的推论。这种探测器是同类中最灵敏的仪器,它能够将这个尺寸参数限制在4.1×10-47平方厘米,即1厘米平方厘米的1万亿分之一。此外,由于两个背景事件——如氡污染、探测器环境中产生的中子或伽玛射线污染——预计会在探测器中发生,但最后没有发生,这表明暗物质颗粒比预期的还要小。

纽约伦斯勒理工学院XENON协作和物理学家布朗(Ethan Brown)表示,这是因为他们无法区分暗物质信号和背景信号。「如果我们看到暗物质信号,我们可以测量它的大小,但因为我们看不到它,我们只能说它一定比这样的尺寸还小。」布朗举例说如果有两个信号被检测到,它们将归因于预测的两个背景事件,但由于没有检测到事件、背景或暗物质,暗物质「粒子」一定比他们预期的要小。

这些实验结果于5月28日在意大利Gran Sasso地下实验室(LNGS)的研讨会上发表。探测器使用液体氙,当暗物质粒子与氙原子核碰撞时,如果科学家的模型是正确的,碰撞应该产生一个小闪光——这就是一个可以「观察」暗物质的稀有机会。

研究人员推论宇宙中暗物质的含量是常规物质的五倍,但我们仍然对这种隐秘物质了解甚少。然而,许多科学家怀疑暗物质是由称为「弱相互作用大质量粒子」(WIMPs)的物体构成的——当遇到普通物质时它们的反应极小(如当WIMPs通过密集的氙气时闪烁的微弱光)。虽然WIMPs的存在尚未得到证实,但它就是用以对这样难以捉摸、无形材料的主要描述。

「我们现在对所谓的『WIMPs核子横截面』有最严格的限制,它是衡量暗物质的有效尺寸,或者它与正常物质相互作用的强度的量度。」布朗在一份声明中说。「有了这些结果,我们现在已经测试了很多新的暗物质理论模型,并对这些模型进行了最严谨的限制。」

这些结果是来自279天的实验数据,研究人员将继续这项实验,旨在减少系统中的氡污染等背景事件。这样,系统将能够从这些神秘的「粒子」中发现更小、更少的相互作用。

(编译:王明真)

(责任编辑:姜启明)

(文章来源:新三才编译首发)

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