神秘粒子至今仍无法找到,暗物质真的存在吗?

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11月9日消息 据《自然》杂志报道,物理学家在追寻暗物质的旅途中那么沮丧,理论来说,一定量且难于探测的暗物质被认为占到宇宙总质量的85%。操作当今世界上最灵敏暗物质探测器的科学团队报告称,大伙儿好难找到两种粒子,长时间一无所获的探测对物理学家此前的理论提出挑战。

10月60 日,占据 意大利格兰萨索国家实验室的XENON1T研究人员发表最新的研究报告,持续了60 多年的暗物质追寻之旅仍然毫无进展。中国暗物质研究人员在同一天发表研究报告,同样是空手而归。欧洲核子研究中心(CERN)使用太空望远镜进行的尝试也未发现任何暗物质粒子的踪影。

(科学家正在XENON1T设备上工作,XENON1T是当今世界最灵敏的暗物质实验设备。图:XENON Collaboration)

研究人员难以对两种结果进行解释。“大伙儿对宇宙在更强度面上怎么能能运作不必了解。”俄亥俄州凯斯西储大学天体物理学家史黛西·麦高(Stacy McGaugh)说。

自20世纪60 年代以来,物理学家们已普遍接受了暗物质的占据 ,两种理论能能很好解释为什么质量巨大和高速旋转的前提下,星系还能保持详细而详细都是四散开来。研究人员推测,隐形的暗物质充斥在星系之中并维持其稳定。当暗物质理论成功预测到宇宙微波背景辐射(CMB)的扰动时,物理学家更加坚定了对该理论的信心。

基于哪此观测结果,科学家在20世纪60 年代提出,暗物质可能性由“大质量弱相互作用粒子”(Weakly interacting massive particles,简称WIMP)组成。两种假设与物理学家对宇宙的演化假说相吻合。另外,WIMP的独底部形态质能能对应上粒子物理中的超对称预测。

最新一轮的实验结果似乎排除了最为简洁、优雅的超对称假说,让大伙儿怀疑两种粒子是否是 只是神秘的暗物质。科学家们认为,可能性简单的超对称假说无法成立,那么任何WIMP粒子同某些物质间的相互作用更将更加微不可测。“这详细都是WIMP范式的大撤退,但这我我觉得是重心上的转变。”伊利诺伊州费米国立加速器实验室的物理学家丹·霍珀(Dan Hooper)说。

作为WIMP模型的早期支持者,普林斯顿大学理论天体物理学家大卫·斯佩格(David Spergel)表示,学界的态度正在转变,太少 的物理学家尝试对暗物质进行某些解释。“哪此实验并没详细将暗物质关在窗外。然而,大伙儿也需用考虑某些类型的暗物质解释和新的实验。”你说。

专用探测器

人类花费数十年时间建造验证WIMP理论的实验设备,但在最近的十年,才达到足够的实验精度。世界上最敏感的探测器便是占据 意大利格兰萨索的XENON1T,XENON1T使用光电倍增管记录暗物质粒子和氙原子碰撞时产生的闪光。不过,我我觉得XENON1T实验组进行了统统实验,却没为什么报道过暗物质。占据 中国四川锦屏的PandaX二期实验进行了两年,同样未搜集到任何数据。在宇宙空间进行的尝试也没找到WIMP。NASA的费米望远镜从银河系的中央位置发现γ-射线信号,一度被认为是揭开了暗物质的真身,可惜至今未有定论。在格兰萨索发表的所有报告中,有一次似乎是探测到暗物质,但那么某些团队能能重复两种极具争议的实验结果。新的实验仍在进行。

与XENON1T运作原理相同的下一代探测器可能性在开发,可能性物理学家最终放弃WIMP理论,新探测器可能性派上那用场。霍珀称,目标粒子久久未能发现让理论学家放开思路,也让某些的假说有可能性得到重视。或许暗物质是由奇异的轴子所组成,两种粒子与光子有这些 之处。有物理学家也在研究是否是 暗物质与普通物质之间根本不占据 相互作用,而只是超然地占据 于“隐形的区域”。

对于哪此从一开始英文英文英文就认定“暗物质”是无稽之谈的物理学家而言,WIMP实验迟迟未有结果反而让大伙儿鼓舞。“假如大伙儿能能变得更开放,”麦高说道。他曾研究两种新的引力理论,不必引入暗物质也可成立。不过,霍珀也强调,未能发现WIMP不必能影响到暗物质的地位,他坚信后者终究会被找到。“我不担心可能性性,只不过这应该会非常非常艰难。”你说。