新方法,寻找暗物质更直接!

光明网 阅读:20074 2020-11-21 06:16:28

原题:新方法,寻找暗物质更直接!

在宇宙学家的话中,宇宙中的所有可见物质就像漂浮在充满暗物质的广阔海洋中的少数存在。这种说法实际上是非常形象的。构筑行星和恒星等普通物质实际上只占宇宙的5%,神秘的暗物质约占27%。

背景噪音可能对所有单摆产生独立影响,随机独立摆动。使用阵列可以使有暗物质颗粒通过时,受暗物质颗粒影响的单摆间运动有关,可以从噪音引起的运动中区分该运动。 |照片素材:NIST

当黑暗物质通过单排时,受影响的单排会按顺序定期移动,换句话说,这些单排运动是相关的。经过计算,研究人员认为,在一立方米的空间中,需要一组由10亿个左右的单摆探测器组成的阵列来进行这种普通颗粒、随机产生的电子信号以及其他触发传感器的干扰,区分暗物质颗粒的工作。此外,当数十亿单排出现协调运动时,我们还可以从中揭示暗物质颗粒在阵列中的移动方向。

在另一种方案中,研究人员建议使用磁悬浮球或激光悬浮球作为探测器。在实验开始时,首先关闭悬浮,使球或珠子处于自由落体状态。当暗物质颗粒通过时,暗物质的引力会轻微干扰球或珠子的自由落体路径。

这两种方案都是利用物体的运动作为信号,这本质上与所有颗粒物理探测器不同。

研究人员表示,该实验概念的检索质量约等于扑克质量(2)。18×10kg)和普朗克质量以上的暗物质候补粒子。这个质量范围特别有意思,这个区间的暗物质颗粒大概率不会是基本颗粒。在这个质量尺度上进行检测的实验很少,能够记录这个微小引力的检测器很少进行检测和研究。因此,研究人员认为,如果有人能够根据该模型建立实验,他们探索的是关于黑暗物质的未知领域。

另外,从技术角度来看,研究人员认为,如果要制造这么多微型探测器,可能需要借用智能手机和汽车工业中使用的机械探测器制造技术。由于每个探测器的灵敏度非常高,该技术不仅可以寻找暗物质,还可以用于探测普通亚原子粒子的弱核力。

研究人员认为,他们设定的是建立重力暗物质探测器的宏伟目标,同时实现该目标所需的研究开发可以给许多其他探测和测量带来意想不到的收获。

参考资料来源:

https://www。nist。gov/news-events/news/2020/10/billion-pendulums-could-universes-missing-mass

https://journals。aps。org/prd/abstract/10。1103/PhysRevD。102。072003

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