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相互連接的粉紅色細(xì)絲在深藍(lán)色背景下形成蜘蛛網(wǎng)圖案。星系間伸展的揭示宇宙網(wǎng)中暗物質(zhì)細(xì)絲的可視化。(圖片鳴謝:雄鷹計(jì)劃)
（神秘的神秘珠海外圍（外圍預(yù)約）外圍聯(lián)系方式（電話微信199-7144-9724）1-2線城市同城快速安排，30分鐘準(zhǔn)時(shí)到達(dá)地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（羅伯特·李）：一種新方法可以幫助科學(xué)家們揭示宇宙中最神秘的物質(zhì)，方法是物質(zhì)縮小對(duì)特定暗物質(zhì)候選物——隱藏的“暗光子”的搜索范圍。
暗物質(zhì)約占宇宙物質(zhì)含量的隱藏的85%,但由于它不與光相互作用或相互作用非常微弱，所以實(shí)際上它是揭示不可見(jiàn)的。暗物質(zhì)似乎沒(méi)有電磁相互作用的神秘事實(shí)意味著科學(xué)家知道它不可能由構(gòu)成恒星、行星和我們身體的物質(zhì)“正常”物質(zhì)的原子組成。
暗物質(zhì)的隱藏的珠海外圍（外圍預(yù)約）外圍聯(lián)系方式（電話微信199-7144-9724）1-2線城市同城快速安排，30分鐘準(zhǔn)時(shí)到達(dá)神秘對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)如此緊迫的問(wèn)題，因?yàn)檫@意味著我們看到的揭示物質(zhì)只占宇宙中物質(zhì)的15%，不包括能量。神秘這導(dǎo)致了對(duì)潛在暗物質(zhì)候選者的物質(zhì)研究，例如所謂的隱藏的“隱藏”或“暗”光子。
這些暗光子將不同于普通光子，揭示普通光子是神秘組成光的無(wú)質(zhì)量粒子，因?yàn)榘倒庾永碚撋暇哂匈|(zhì)量。然而，暗光子的質(zhì)量很小，大約比一個(gè)電子的質(zhì)量小20個(gè)數(shù)量級(jí)。正是這種超輕的性質(zhì)使得暗光子成為暗物質(zhì)的一個(gè)很好的候選者，也使得它們難以被探測(cè)到。
暗光子最初被認(rèn)為是暗物質(zhì)的候選者，因?yàn)閺睦碚撋现v，它們與普通光子的相互作用很弱，這意味著它們可能在加熱早期宇宙中發(fā)揮了作用。這一行為將解釋為什么宇宙網(wǎng)，一個(gè)宇宙中連接星系的大規(guī)模結(jié)構(gòu)，比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的預(yù)測(cè)更熱。
現(xiàn)在，來(lái)自加州理工學(xué)院(Caltech)的研究人員提出了一種新的暗光子探測(cè)方法。雖然這種新策略尚未發(fā)現(xiàn)任何假設(shè)的粒子，但它對(duì)它們的特征進(jìn)行了限制，這將有助于未來(lái)的搜索。
“隱藏光子暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的靈敏度取決于暗物質(zhì)信號(hào)與你能探測(cè)到的最小信號(hào)相比的強(qiáng)度，”團(tuán)隊(duì)成員，牛津大學(xué)物理系的研究員Nikita Klimovich告訴Phys.org。
“對(duì)于隱藏光子搜索，暗物質(zhì)信號(hào)的幅度與所用金屬盤(pán)的面積成比例，而最小可檢測(cè)信號(hào)水平在很大程度上取決于用于讀取天線的放大器的噪聲水平(干擾)，”克利莫維奇補(bǔ)充道。
一次超酷的暗物質(zhì)搜尋
該團(tuán)隊(duì)暗光子搜索的靈感來(lái)自之前一項(xiàng)名為SHUKET實(shí)驗(yàn)的尋找隱藏暗物質(zhì)的嘗試，該實(shí)驗(yàn)使用了電磁望遠(yuǎn)鏡。
“激發(fā)這項(xiàng)工作的先前研究，如SHUKET實(shí)驗(yàn)，通常旨在通過(guò)使用一個(gè)非常大的碟形天線來(lái)最大化信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)使用他們可以獲得的最好的商業(yè)低噪聲放大器，”Klimovich解釋說(shuō)。
然而，該團(tuán)隊(duì)在新的研究中采取了不同的方法，使用量子限制放大器而不是現(xiàn)成的放大器，并在令人難以置信的低溫下進(jìn)行暗光子搜尋。他們?cè)诹阆?59華氏度(零下272.9攝氏度)到零下459.6682華氏度(零下273.149攝氏度)之間的溫度下進(jìn)行搜索，這比理論上可能的最低溫度——絕對(duì)零度——只高出幾分之一度。
雖然與使用現(xiàn)成技術(shù)的其他實(shí)驗(yàn)相比，這使科學(xué)家能夠顯著降低他們可以檢測(cè)到的最小信號(hào)水平，但它也有一個(gè)主要缺點(diǎn)。科學(xué)家們用來(lái)冷卻他們儀器的低溫恒溫器裝置的小真空絕緣環(huán)境嚴(yán)重限制了他們?cè)谘芯恐锌梢允褂玫那蛐谓饘俦P(pán)的大小。
盡管這意味著比SHUKET和其他暗物質(zhì)搜尋實(shí)驗(yàn)探測(cè)到的信號(hào)低得多，但該團(tuán)隊(duì)希望這一劣勢(shì)可以通過(guò)他們收集的測(cè)量結(jié)果的靈敏度增加來(lái)抵消。
“如果存在一個(gè)隱藏的光子，其質(zhì)量對(duì)應(yīng)于我們敏感的頻率范圍，那么與參考相比，我們應(yīng)該會(huì)看到一個(gè)小的多余能量塊來(lái)自碟形天線，”克利莫維奇說(shuō)。“因?yàn)槲覀儧](méi)有看到這樣的信號(hào)，所以我們可以根據(jù)我們能夠檢測(cè)到的最小信號(hào)水平，為這樣一個(gè)隱藏的光子粒子與電磁場(chǎng)的耦合設(shè)置一個(gè)新的上限。”
雖然暗光子的信號(hào)沒(méi)有出現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)的測(cè)量中，但科學(xué)家們采取的方法對(duì)理論上的隱藏光子提出了嚴(yán)格的新限制。隨著尋找暗物質(zhì)候選者的繼續(xù)，這些限制和這種新方法最終可能在發(fā)現(xiàn)暗光子方面發(fā)揮作用，從而解決暗物質(zhì)之謎。
“除了對(duì)探測(cè)設(shè)置的新限制，我們還展示了一種未來(lái)隱藏光子實(shí)驗(yàn)的非常可行的方法，”克利莫維奇總結(jié)道。
該小組的研究發(fā)表在上個(gè)月的《物理評(píng)論快報(bào)》上。